2金属材料的晶体结构与结晶铁碳合金相图

1、1 第2章 金属材料的晶体结构与结晶2.3 铁碳合金相图231Fe组元-Fe(bcc)1394-Fe(fcc)912-Fe(bcc) (同素异构转变)强度低、硬度低、韧性、塑性好2.3.1 金属的同素异构转变一、Fe-Fe3C相图的组元同素异构转变:金属在固态下随温度的改变，从一种晶格转变成另外一种晶构的现象。属二次结晶或重结晶。铁钢热处理的根底。与液态结晶类似，也为形核、长大两个过程。2Fe3C Cem， Cm熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。4碳与铁可以形成多相固溶体及系列化合物(Fe3C、Fe2C、FeC等)。 Fe3C: 在Fe-C相图中表现为位于6.69C处的竖直线，高于此数值的钢

2、铁材料无力学使用价值。 Fe3C熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 碳在钢铁组织里主要是以Fe3C的方式存在，其形态、数量、分布形式是钢铁组织力学性能的最重要影响因素。51液相L2相高温铁素体 C固溶到-Fe中相2.3.2 铁碳合金的根本相4相、A奥氏体 C固溶到-Fe中相 强度低，易塑性变形3相、铁素体F C固溶到 -Fe中相 强度、硬度低、塑性好 室温：C%=0.0008%, 727 ：C%=0.0218% 5Fe3C6铁素体( F ) - Ferrite :单相组织奥氏体( A ) - Austenite ：单相组织渗碳体( Fe3C ) - Cementite：单相组织珠光体 ( P

3、 ) - Pearite 双相组织：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体( Ld ) - Ledeburite 双相组织：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。Fe-Fe3C相图中的组织钢铁根本组织四种固体相组成五种根本组织,室温下组合成八种复杂的组织形态 FAFe3CP Ld71三条水平线和三个重要点 铁碳合金相图分析1包晶转变线HJB： 1495 ，C%=0.090.53%LB+HAJ 即 L0.53+ 0.09 A0.172共晶转变线ECF，1148 ，C%=2.116.69%L4.3 A2.11+Fe3C共晶渗碳体Le4.3 高温莱氏体 Le，Ld8A0.77 (F0.0218+Fe3C)

4、P珠光体 珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于Fe3C和F之间LeP+Fe3CII+Fe3C共晶低温莱氏体 Le3共析转变线PSK，727 ，C%=0.02186.69%AsFP+Fe3C共析渗碳体91液固相线 液相线ABCD 固相线AHJECF2溶解度线 ES线碳在A中的固溶线，1148 ，2.11%727 ，0.77%，Fe3CII PQ线 碳在F中的固溶线，727 ，0.0218%0.0008%室温，Fe3CIII3GS线2其他重要线和点10铁碳相图小结一、Fe-Fe3C相图的组元 Fe组元、Fe3C二、Fe-Fe3C相图中的相 液相L、相 、相、 相、Fe3C三、Fe-Fe3C相图分

5、析 液相线、固相线、2条溶解度线、GS线 3条水平线、3个重要点四、基于Fe-Fe3C 相图的 Fe-C合金分类 三大类共7种液相线ABCD固相线AHJECF碳在铁素体F中的溶解度线PQ碳在奥氏体A中的溶解度线ES奥氏体A开始析出铁素体或者铁素体全部溶入奥氏体A的转变线GSLB+H AJ14950CLC AE +Fe3C11480CAS FP +Fe3C7270C11工业纯铁 C% 0.0218%亚共析钢0.0218%C%0.77% 共 析 钢 C%= 0.77%过共析钢 0.77%C%2.11% 钢0.0218%C%2.11%亚共晶白口铸铁2.11%C%4.3%共 晶 白口铸铁C%= 4.3

6、%过共晶白口铸铁 4.3 %C%6.69% 白口铸铁2.11%C%6.69%12Fe-C合金平衡结晶过程工业纯铁共析钢 过共析钢亚共析钢 共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁合金典型分类：131工业纯铁 (C%0.0218% 工业纯铁结晶过程示意图14L-L+- - + F- F-F+Fe3CIII相组成物： F+Fe3C C%0.0008%F C%0.0008%相相对量： F%= Fe3CIII%= 组织组成物：F和Fe3CIII15工业纯铁组织金相图162共析钢 (C%=0.77%)17L L+A A A+P P相组成物：F和Fe3C F%= Fe3C%= 组织组成物 ： P P%=1

7、00%18共析钢室温平衡状态显微组织低倍放大高倍放大19共析钢组织金相图20L L+A A A+P P相组成物：F和Fe3C组织组成物 ： P 组织转变：组织相对含量：P=100%相相对含量：F%=Fe3C%=（X1=0.77%）共析钢结晶过程示意图共析钢 (C%=0.77% -小结21切换到动画22X13亚共析钢 (0.0218%C%0.77% ) LL+A A A+F A+P+F P+F相组成物：F，Fe3C相相对量：F%= Fe3C%= 组织组成物：F、P组织相对量：P%= F%= PX1SQX1K2345#金相PF亚共析钢室温平衡状态显微组织24亚共析钢组织金相图25相组成物：F和Fe

8、3C组织组成物 ： F+P 组织转变：亚共析钢（0.0218%C%0.77%）-小结(不同C%亚共析钢？) L L+A A A+F A+F+P F+P相相对含量：F%=Fe3C%=（X1=0.0218-0.77%）组织相对含量：P%=F%=亚共析钢结晶过程示意图26亚共析钢室温平衡状态显微组织0.15%C0.4%C0.77%C0.7%C27切换到动画284过共析钢(0.77%C%2.11% ) LL+AAA+Fe3CIIA+P+Fe3CIIP+Fe3CII相组成物：F，Fe3C F%= Fe3C%= 组织组成物：P，Fe3CII组织相对量：Fe3CII%= P%= QX1KSX1K29T12钢

9、金相PFe3CII过析钢室温平衡状态显微组织30过共析钢组织金相图31相组成物：F和Fe3C组织组成物 ： Fe3CII+P 组织转变： L L+A A A+Fe3CII A+Fe3CII+P Fe3CII+P组织相对含量：Fe3CII%=P%=相相对含量：F%=Fe3C%=（X=0.77-2.11%）过共析钢结晶过程示意图过共析钢(0.77%C%2.11% ) -小结（不同C%过共析钢？） 32过共析钢室温平衡状态显微组织硝酸+酒精 腐蚀碱性苦味酸钠 腐蚀0.9%C1.2%C33切换到动画3445#金相T12钢金相过共析钢亚共析钢共析钢比 较355共晶白口铁C%=4.3% LL+LeLe (

10、A+Fe3C共晶) Le (A+Fe3C共晶+Fe3CII) Le(P+Fe3CII+Fe3C) 相组成物：F，Fe3C F%= Fe3C%= 组织组成物：LeLe%=100%36共晶白口铁金相37 共晶白口铁组织金相图386亚共晶白口铸铁 (2.11%C%4.3% )相组成物：F，Fe3C相相对量：F%= Fe3C%= 组织组成物：P，Le，Fe3CII39亚共晶白口铸铁金相40 亚共晶白口铁组织金相图417过共晶白口铸铁 (4.3%C%6.69% )过共晶白口铸铁结晶过程示意图相组成物： F，Fe3CF%= Fe3C%= 组织组成物：Le，Fe3C Fe3C%= Le%=Lc%= 42过共晶白口铸铁金相43过共晶白口铁组织金相图44 钢0.0218%C%2.11% 白口铸铁2.11%C%6.69%45