工材第三章铁碳相图(2‘)

1、(1) 奥氏体A() 碳溶于-Fe中形成的固溶体，面心立方，强度低, 塑性好。 (2) 铁素体F( )碳溶于 Fe中形成的固溶体，体心立方，强度、硬度低, 塑性、韧性好。 (3) 渗碳体Fe3C(Cm) 金属化合物。成分固定,为6.69%C。 性质硬而脆。是铁碳合金的强化相。3.2 铁碳相图3.2.1 铁碳合金的基本相渗碳体渗碳体Fe3C(Cm)是铁碳合金中最重要的强化相，是铁碳合金中最重要的强化相，它的数量、分布、形态等都对材料的机械性能有很大影响。根据生成条件不同可分为： Fe3C：直接从液体中结晶出来的，条、块状； Fe3C：从奥氏体中析出的，易聚集在晶界上； Fe3C：从铁素体中析出的

2、，粒状，量少； 共晶Fe3C：共晶反应产物，作为基体； 共析Fe3C：共析反应产物，呈片状；3.2.1 铁碳合金的基本组织（基本的机械混合物、基本相组成方式） 莱氏体（Ld） ：共晶产物，以Cm为基体,脆性大,1148进行， L ( + Cm ) 珠光体（P）:共析产物，片层状机械混合物,有一定综合机械性能, 727进行， ( +Cm )3.2.2 Fe-Fe3C相图分析(点、线、区，组成相）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3奥+铁铁素体+渗碳体液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体G(9

3、13 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体d液+d奥+d液体液+奥ABNJ奥氏体A3A1Acm铁碳合金分类工业纯铁-0.0218%C铸铁过共晶铸铁-4.36.69%C亚共晶铸铁-2.114.3%C共晶铸铁-4.3%C共析钢-0.77%C过共析钢-0.772.11%C亚共析钢-0.02180.77%C钢3.2.2 Fe-Fe3C相图分析（共晶部分）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥

4、氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )3-7 Fe- Fe3CSPECKFD奥氏体d液+d奥+d液体液+奥ABNJ奥氏体A3A1Acm 共晶:L (A+Fe3C) Ld4.311483.2.2 Fe-Fe3C相图分析（共析部分）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏

5、体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )Fe- Fe3CSPECKFD奥氏体d液+d奥+d液体液+奥ABNJ奥氏体A3A1Acm共析:A (F+Fe3C) P Ld Ld3.2.2 Fe-Fe3C相图分析（各组成相的组织形态）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏

6、体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1Acm3.2.3 典型合金结晶过程1. 共析钢的结晶过程(含碳0.77%珠光体)珠光体：由铁素体和渗碳体组成的片层状共析体。其中铁素体约占80%，渗碳体约占12%。P0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低

7、温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmA2-331LA1-2L12312332.亚共析钢的结晶过程含碳量为0.02%0.77%。铁素体+珠光体组织。FP40.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1

8、538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmA2-3AF3-4A1-2LL123412343. 过共析钢的结晶过程含碳在0.77%2.1%之间的铁碳合金。珠光体+渗碳体。0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmA3-41LA

9、1-2LA2-3LP4Fe3CFe3C123412340.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmAA1-2L1LPA0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T122

10、70.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmAA1-2L1LPA0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低

11、温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmLLdLd1212214.共晶白口铁的结晶过程5. 亚共晶(白口)铸铁的结晶过程含碳量为2.1%4.3%之间的铁碳合金。室温组织为P+Fe3C+Ld 。0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温

12、莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体A3A1AcmA2-3Ld3LdPA1-2L1L1231233.3.1 判断合金的组织根据相图可以判断在温度缓慢变化条件下，任一成分的合金在某个温度时的组织是由哪些相组成的，各相的化学成分以及各相所占的比例。3.3 相图的应用铁碳合金室温组织比例图100%FFe3CFe3C PLd00.772.114.36.69C%0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光体奥+铁铁 + 珠渗碳体II+珠光体奥氏体+ 渗

13、碳体II液体+奥氏体液体 +渗碳体液体奥氏体+渗碳体II+莱氏体渗碳体+莱氏体渗碳体+低温莱氏体珠光体+渗碳体II+低温莱氏体莱氏体低温莱氏体G(913 )7271148C%铁素体A(1538 )SPECKFD奥氏体d液+d奥+d液体液+奥ABNJ奥氏体A3A1Acm1. 单相固溶体单相固溶体固溶体的强度、硬度高于纯金属，固溶度越高，强度、硬度越高，塑性、韧性一般随固溶度增加而下降。B%ABAs sbHBs sbHBB%AB3.3.2 根据相图分析机械性能溶剂晶格畸变亦使其电阻增大，所以，高电阻合金都是固溶体合金。单相固溶体在电解质中不会象多相固溶体那样构成微电池，故单相固溶体合金的耐蚀性较高

14、。 B%ABs sbHBB%AB3必须指出，双相合金，特别是含共析体和共晶体的合金的机械性能，与其组织的细密程度有关。组织细密、强度、硬度升高。2. 两相混合物当合金为两相混合物时(如P、P+F等)。合金的性能大致为两相的体积加权平均值。s=s1V1+s2V2HB=HB1V1+HB2V23. 碳钢的机械性能400MPa800MPa1200MPaHB(100HB)(200HB)(300HB)00.40.81.2akdysbsbHB60%14J/cm2d,y40%12J/cm220%8J/cm2akC%铁素体珠光体渗碳体1. 相图与材料工艺性的关系(1) 铸造工艺性有较好的流动性，产生分散缩孔(缩松)的倾向小。共晶或近共晶合金3-23 集中缩孔分散缩孔缩孔倾向流动性3.3.3 相图与加工工艺之间的关系 (2) 锻压工艺性锻压要求材料有较好的塑性和较小的变形抗力(强度)。奥氏体区好2. 制定工艺参数相图是制定热加工及热处理工艺参数的重要依据。1. 画出铁碳相图，标明C、S、B、E、F点的碳质量分数及ECF、PSK线的温度，标明各相区。2. 画出铁的冷却曲线，并说明它的同素异构转变。3. 说明铁碳合金中各相的本质，指出-Fe与相、-Fe与相的区别。4. 写出相图中C、S两点进行相变的反应式，指出各是什么反应，说