铁碳合金相图课件

1、4.3 铁碳合金相图及应用铁碳合金相图及应用铁碳合金：铁碳合金： 是以铁和碳为基本组元的合金。一般含碳量0.02182.11%的称为钢，含碳量大于2.11%的称为铸铁。一、铁碳合金中的基本相一、铁碳合金中的基本相 1铁素体铁素体 铁素体是碳在-Fe中的固溶体，用符号“F”表示。 其组织结构与组织形态如图所示。1）铁素体的特点：）铁素体的特点： 在727有最大溶解度，为0.0218%C； 强度和硬度低，韧性塑性好。其力学性能大致为：2）试比较纯铁（）试比较纯铁（0.02%）的性能：）的性能：两者性能与晶粒大小、杂质含量有关b180280MN/m27080%0.2100170 MN/m23050%

2、硬度5080HBSak1.82.5MJ/m2b250MN/m2 (MPa)85%0.2120MN/m2硬度80HBS50%2奥氏体奥氏体 奥氏体是碳在-Fe中的固溶体，用符号“A”表示。高温奥氏体的显微组织如图所示。奥氏体的特点：奥氏体的特点： 在1148时有最大溶解度2.11%C，727时可固溶 0.77%C； 其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170 220HBS、=4050%； 形变能力好，形变抗力小。3渗碳体渗碳体 渗碳体是铁和碳的化合物，含碳量为6.67%，用“Fe3C”或“Cem”(Cementite)表示。渗碳体的特点：渗碳体的特点：硬度近800HBW，塑性几乎为零；一般认

3、为其熔点1600（有资料介绍其计算值为1227）。二、铁碳合金相图的组成二、铁碳合金相图的组成 铁碳合金相图是研究钢 铁材料的成分、相和组织的 变化规律以及与性能之间关 系的重要工具。铁碳合金相 图如图所示。1七个区域七个区域 相当于由七个局部的“匀晶相图”所组成。2三条水平线：三条水平线： HJB线发生包晶转变，温度为1495，转变产物为奥氏 体。即：L0.53+0.09=A0.17 ECF线发生共晶转变，温度为1148，转变产物为奥氏 体和渗碳体的机械混合物,称为莱氏体，用符号 “Le”表示。 L4.3= A2.11+Fe3C PSK线发生共析转变，温度为727，转变产物为铁素 体和渗碳体

4、的机械混合物，称为珠光体，以符号 “P”表示。 A0.77= F0.0218+ Fe3C3三条重要固态转变线三条重要固态转变线: GS线（A3 ）：冷却时不同成分的A开始析出铁素体F 的温度线，也是加热时F转变为A的温 度线。 ES线（Acm）：碳在A中的溶解度线。 PG和PQ线：碳在F中的溶解度线。 MO线（A2）：为F磁性转变温度（770）。4主要特性点主要特性点点的符号温度含碳量%说明A15380.00纯铁的熔点B14950.53包晶反应时液态合金的浓度C11484.30共晶点，LcA+Fe3CD12276.69渗碳体熔点E11482.11碳在-Fe 中的最大溶解度F11486.69渗碳

5、体G9120.00-Fe-Fe 同素异构转变点H14950.09碳在-Fe 中的最大溶解度K7276.69渗碳体P7270.0218碳在-Fe 中的最大溶解度S7270.77共析点三、典型铁碳合金的平衡结晶过程及其组织三、典型铁碳合金的平衡结晶过程及其组织 1铁碳合金相图上的各种合金，一般分为三类：铁碳合金相图上的各种合金，一般分为三类：1）工业纯铁（）工业纯铁（0.02% C ），室温组织为），室温组织为固溶体；固溶体；2）钢（）钢（0.022.11C），）， 根据室温组织不同，分为：根据室温组织不同，分为： 亚共析钢（0.77C ） 共析钢（0.77C） 过共析钢（0.77C）3）白口铸铁

6、（）白口铸铁（2.116.67C），根据室温的不同，分为：），根据室温的不同，分为： 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁（4.3 C） 过共晶白口铸铁（4.3C）2共析钢（共析钢（0.77C） 共析钢的结晶过程如图a)所示。 由示意图分析可知，共析钢结晶过程的基本反应为匀晶反应+共析反应，室温组织为珠光体显微组织。P中中F和和Fe3C的相对量：的相对量：%8 .880218. 069. 677. 069. 6PKSKQF%2 .11%8 .88%1003CFeQ3亚共析钢（亚共析钢（0.020.77C）亚共析钢的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，亚共析钢结晶过程的基本反应为匀晶反应+包晶反应+固

7、溶体转变反应+共析反应，室温组织为铁素体+珠光体，显微组织如图所示。4过共析钢（过共析钢（0.77%2.11%C）过共析钢的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，过共析钢结晶过程的基本反应为匀晶反应+二次析出反应+共析反应，室温组织为珠光体+二次渗碳体，显微组织如图所示。过共析钢中Fe3C的最大相对量为：%6 .22%1007 . 069. 677. 011. 23CFe5共晶白口铸铁（共晶白口铸铁（4.3%C）共晶白口铸铁的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为共晶反应+二次析出反应+共析反应，室温组织为珠光体+渗碳体，是低温莱氏体，用符号“Le”表示。其显微

8、组织如图所示。6亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为匀晶反应+共晶反应+二次析出反应+共析反应，室温组织为珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体，显微组织如图所示。7过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，过晶白口铸铁结晶过程的基本反应为匀晶反应+共晶反应+二次析出反应+共析反应，室温组织为一次渗碳体+低温莱氏体，显微组织如图所示。各类合金按组织组成物填写的FeFe3C相图如图所示。四、含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响四、含碳量对铁碳合金的组织及性能的影响1铁碳合金的含碳量对组织的影响铁碳合金的含碳量对组织的影响2含碳量对热轧状态钢的力学性能的影响含碳量对热轧状态钢的力学性能的影响3含碳量对工艺性能的影响含碳量对工艺性能的影响 压力加工:低碳钢的可锻性比高碳钢好