铁碳合金课件

1、第四章 铁碳合金相图教学目的与要求1、掌握Fe-C合金的基本相、组织以及它们的性能特点2、掌握Fe-Fe3C相图特征点、线的含义及区域组织分析3、熟悉典型铁碳合金结晶过程及Fe- Fe3C相图的应用第四章 铁碳合金相图铁和碳的合金称为铁碳合金。由于铁与碳之间相互作用不同，铁碳合金固态下的相结构也形成固溶体、金属化合物和机械混合物三类。 属于固溶体相的有铁素体与奥氏体，属于金属化合物相的有渗碳体，属于机械混合物的有珠光体与莱氏体。第一节 铁碳合金的基本组织一、铁素体碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，因此铁素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，但

2、具有良好的塑性、韧性。一、铁素体第一节 铁碳合金的基本组织二、奥氏体碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。在1148时wc=2.11%，在727时wc=0.77%。一般奥氏体的硬度为160220HBW，伸长率为40%50%。小知识：大部分手表外壳都是用奥氏体不锈钢制造的。找一块磁铁试一下，看你的手表壳能否被磁铁吸住？如果能吸住，你可要注意哦，让你的手表最好离磁场远些！二、奥氏体 奥氏体的显微组织呈多边形的晶粒状态，但晶界比铁素体的平直一些。第一节 铁碳合金的基本组织三、渗碳体是含碳量为6.69的铁与碳的金属化合物，其化学式为Fe3C。渗碳体具有复杂的斜方晶体结构，与铁和碳的晶体

3、结构完全不同。 渗碳体的熔点为1227，硬度高，脆性大，伸长率和冲击韧性几乎为零，是一个硬而脆的组织。渗碳体是铁碳合金中主要的强化相，它的形状、大小与分布对钢的力学性能影响很大。 渗碳体是亚稳态的金属化合物，在一定条件下它可以分解为铁和石墨，这一过程对铸铁的生产尤为重要。三、渗碳体第一节 铁碳合金的基本组织四、珠光体用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间的机械混合物。碳的质量分数平均为0.77%。 根据片间距离的大小，通常把珠光体分为普通珠光体、索氏体和屈氏体。珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，都是铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。 四、珠

4、光体四、珠光体珠光体、 索氏体、 屈氏体五、莱氏体莱氏体是含碳最为4.3的铁碳合金，在1148时从液相中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物。用符号Ld表示。第一节 铁碳合金的基本组织第一节 铁碳合金的基本组织由于奥氏体在727时还将转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成，这种混合物称为低温莱氏体，用符号Ld来表示。莱氏体的力学性能和渗碳体相似，硬度很高，塑性很差。上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，称为铁碳合金的基本相；珠光体、莱氏体则是由基本相混合组成的多相组织。第二节 铁碳合金相图一、铁碳合金相图及分析铁碳合金相图就是反映“成分温度、组织”三者之间关系的

5、图解。它是一个以含碳量为横坐标、温度为纵坐标组成的坐标系，坐标系内的平面区域反映不同成分和温度条件下的合金组织。第二节 铁碳合金相图LL+AAL+Fe3CF + AA+Fe3CA+ Fe3C +LdP+ Fe3C + LdP+ Fe3CF+PFe3C +LdFe3C +LdL+AH简化的Fe- Fe3C相图 （一）铁碳合金相图的特性点特性点符号温度/c（%）含义A15380熔点：纯铁的熔点C11484.3共晶点：发生共晶转变L4.3Ld(A2.11%+Fe3C共晶)D12276.69熔点：渗碳体的熔点E11482.11碳在-Fe中的最大溶解度点G9120同素异构转变点S7270.77共析点：发

6、生共析转变A0.77%p(F0.0218%+Fe3C共析)P7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度点Q室温0.0008室温下碳在-Fe中的溶解度第二节 铁碳合金相图（二）主要特征线1、液相线ACD ACD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。2、固相线AECFAECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。第二节 铁碳合金相图3、共晶线ECFECF是一条水平线。C点成分（wc=4.3%）的液态合金冷却到共晶线温度（1148）时发生共晶转变,从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体所组成的细密的混合物（共晶体），共晶转变的表达式为：第二节 铁碳合金

7、相图共晶转变后所获得的共晶体（AE+Fe3C）称为莱氏体，用Ld表示。凡是碳的质量分数在2.116.69 % 范围内的铁碳合金,当冷却到ECF线时都要发生共晶转变。4、共析线PSKPSK线也是一条水平线，称为共析线（A1线）。S点成分（wc=0.77%）的奥氏体冷却到共析线温度（727）时发生共析转变。第二节 铁碳合金相图 由一定成分的固相，在一定温度下，同时析出两种不同 成分固相的转变，称为共析转变。其表达式如下：共析转变后所获得的细密混合物（F+Fe3C），在金相显 微镜下呈现珍珠般的光泽，故称为珠光体，用符号P表 示。凡是碳的质量分数在0.0218%6.69%范围内的铁碳 合金,当冷却到

8、PSK线时都要发生共析转变。第二节 铁碳合金相图5、GS线又称A3线，它是在冷却时由奥氏体转变成铁素体的开始线，或者说，为加热时铁素体转变成奥氏体的终了线。6、ES线又称A cm 线，是碳在奥氏体中的固溶线。是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 第二节 铁碳合金相图7、GP线冷却时奥氏体向铁素体转变的终了线。或者加热时铁素体转变为奥氏体的开始线。8、PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。第二节 铁碳合金相图（三）铁碳合金相图中的相区单相区：两个L和A。L：ACD线以上。A:AESGA两相区：简化的Fe- Fe3C相图中有五个两相区，即L+A两相区（AECA)、L+Fe3C两相区(DFCD)、A+Fe3C两

9、相区(ESKF)、A+F两相区(GSPG)和F+ Fe3C两相区(PSK以下）。第二节 铁碳合金相图二、铁碳合金的分类铁碳合金分为工业纯铁，钢和白口铸铁三大类。见书上表4-4.按含碳量分类 碳钢一般按含碳量、用途、质量和冶炼方法分类。按含碳量可分为：低碳钢(C0.25)，中碳钢(0.25C0.6)；第二节 铁碳合金相图二、铁碳合金的分类按碳的质量分数和室温平衡组织的不同，一般分为工业纯铁、钢、白口铸铁三类，见表44.第二节 铁碳合金相图 工业纯铁 亚共析钢：0.0218%WC0.77% 钢 共析钢： WC=0.77% 0.02182.11% 过共析钢：0.77%WC2.11% 亚共晶白口铸铁：2.11%WC4.3% 白口铸铁 共晶白口铸铁： WC=4.3% 2.116.69% 过共晶白口铸铁：4.3%WC6.69%三、碳对铁碳合金组织和性能的影响根据铁碳合金相图的分析，铁碳合金的室温组织都是由铁素体和渗碳体两相组成。 铁素体是含碳少的固溶体，是钢中的软韧相，渗碳体是硬而脆的金属化合物，是钢中的强化相。 随着含碳量的增加，铁素体