金属材料及热处理刘国权第9章fe fe3c相图

1、 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology Beijing 金属材料及热处理金属材料及热处理 刘国权刘国权 主讲主讲 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院材料与材料分类材料科学与工程钢铁材料 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院 School of Materials Science and Enginee

2、ring University of Science and Technology Beijing金属材料及热处理金属材料及热处理铁碳相图铁碳相图第九章 Page 247263 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院第9章 铁碳相图及其应用 第一节第一节 纯铁纯铁 p.247 p.247 第二节第二节 铁的碳化物铁的碳化物 p.249 p.249 第三节第三节 铁碳相图铁碳相图 p.250p.250 第四节第四节 铁碳合金的凝固铁碳合金的凝固 p.253p.253 第五节第五节 缓冷过程中的固态转变与组织缓冷过程中的固态转变与组织 p.255p.255 北京科技大学材料科

3、学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院第一节第一节 纯铁、碳与纯铁形成的固溶体相纯铁、碳与纯铁形成的固溶体相一、纯铁一、纯铁 p.247-248 铁的冷却曲线铁的冷却曲线 p.248 图图9-1 具有具有同素异构转变同素异构转变: -Fe -Fe -Fe L A3 A4 Tm 具有具有A2磁性转变：770 C 纯铁结晶组织及其在降温过程中的演变纯铁结晶组织及其在降温过程中的演变 p.248 图图9-2 铁碳相图与铁碳合金缓冷后的组织 第一节 纯铁及碳与其形成的固溶体相 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院二、碳在铁中的固溶体二、碳在铁中的固溶体碳在碳在 -Fe中形成

4、的固溶体称为中形成的固溶体称为铁素体铁素体，以，以 或或F表示，晶表示，晶格为格为b.c.c.碳在碳在 -Fe 中形成的固溶体称为中形成的固溶体称为奥氏体奥氏体，以，以 或或A表示，晶表示，晶格为格为f.c.c.碳在碳在 -Fe中形成的固溶体也称为铁素体（中形成的固溶体也称为铁素体（ 铁素体铁素体或高温或高温铁素体），以铁素体），以 表示，晶格为表示，晶格为b.c.c. 共同性能特点：硬度低、塑性高共同性能特点：硬度低、塑性高 铁碳相图与铁碳合金缓冷后的组织 第一节 纯铁及碳与其形成的固溶体相 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院铁的碳化物的化学式及晶体点阵铁的碳化物的

5、化学式及晶体点阵 p.249表表9-1 其详细说明见其详细说明见 p.250渗碳体渗碳体:渗碳体晶胞：渗碳体晶胞： p.250图图9-3是铁和碳形成的间隙化合物，分子式是铁和碳形成的间隙化合物，分子式Fe3C，常以，常以Cm表示。表示。性能：熔点高，硬度性能：熔点高，硬度HB800，塑韧性差，为硬脆相。，塑韧性差，为硬脆相。是亚稳相，条件适合时向稳定相石墨转变：是亚稳相，条件适合时向稳定相石墨转变： Fe3C 3Fe + C (石墨石墨)第二节 铁碳合金中的铁的碳化物 铁碳相图与铁碳合金缓冷后的组织 第一节 纯铁及碳与其形成的固溶体相 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学

6、院二元三相共晶反应二元三相共析反应二元三相包晶反应 第九章 第三节 铁碳相图 p.251 图9-4 表9-2 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院1.液相线液相线 ABCD, 固相线固相线AHJECFD2.单相区单相区五个五个: 液相区液相区L, 固溶体区固溶体区,奥氏体区奥氏体区( 或或A), 铁铁素体区素体区( 或或F)，渗碳体区，渗碳体区(Fe3C或或Cm)3.双相区双相区七个七个4.等温转变水平线等温转变水平线三条三条第三节 铁碳相图 p.251 图94 铁碳相图与铁碳合金缓冷后的组织 第一节 纯铁及碳与其形成的固溶体相 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大

7、学材料科学与工程学院包晶转变包晶转变HJB水平线水平线: LB+ H J, 自由度自由度 f=0, 含碳量在含碳量在0.09-0.53%均发生包晶转变均发生包晶转变共晶转变共晶转变ECF水平线水平线 Lc E+ Fe3C, 自由度自由度 f=0, 莱氏体莱氏体Ld 含碳量在含碳量在2.11-6.69%均发生共晶转变均发生共晶转变共析转变共析转变PSK水平线水平线 S P+ Fe3C, 自由度自由度 f=0, 珠光体珠光体P 含碳量含碳量0.0218%均发生共析转变均发生共析转变 第九章 第三节 铁碳相图 p.251 图9-4 表9-2 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学

8、院5. 固态转变线固态转变线 3条条:ES线线: 碳在碳在奥氏体中的饱和溶解度曲线奥氏体中的饱和溶解度曲线, 随温度降随温度降低低, 析出二次渗碳体析出二次渗碳体Fe3CIIGS线线 (A3线线): PQ线线: 碳在铁素体碳在铁素体中的饱和溶解度曲线中的饱和溶解度曲线, 随温度降随温度降低低, 析出三次渗碳体析出三次渗碳体Fe3CIII6. 相图中的特性点相图中的特性点 第九章 第三节 铁碳相图 p.251 图9-4 表9-2 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院根据合金成分和组织的不同根据合金成分和组织的不同, 可分为三类可分为三类:工业纯铁工业纯铁: 含碳含碳1%，

9、 Fe3CII呈呈网状分布在晶界处，强度性能网状分布在晶界处，强度性能 莱氏体：为莱氏体：为A+Fe3C的混合物，基体为的混合物，基体为Fe3C ，硬而脆。室，硬而脆。室温时温时A已转化为已转化为P。第五节 缓冷过程中的固态转变和室温组织 p.255p.255 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院课后思考题与练习题1. 复习第9章基本概念，并默绘铁碳相图2. 复习总结与包晶反应有关的铁碳合金凝固过程（思考：其熔化过程？）3. 复习总结与共晶反应有关的铁碳合金凝固过程（思考：其熔化过程？）4. 复习总结不发生包晶反应和共晶反应的铁碳合金凝固过程（思考：其熔化过程？） 北京

10、科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院课后思考题与练习题（续）5. 复习工业纯铁的降温固态转变过程（思考：升温过程呢？）6. 复习碳钢（共析碳钢、亚共析碳钢、过共析碳钢）的降温固态转变过程（思考：升温过程呢？）7.复习铸铁（共晶铸铁、亚共晶铸铁、过共晶铸铁）的降温固态转变过程*（思考：升温过程呢？）*：不考虑石墨化的情况下 北京科技大学材料科学与工程学院北京科技大学材料科学与工程学院8. 复习总结工业纯铁、钢与铸铁从液态缓冷至室温的相变全过程9. 思考分析工业纯铁、钢与铸铁从室温极其缓慢加热至液态的相变全过程10. 预习306-310页“石墨化及铸铁组织”内容。与本章所讲铸铁组织进行比较。11. 思考：Fe-Fe3C相图有哪些局限性？课后思考题与练习题（续） 北京科技大学材料科学与工程学院