铁碳合金相图及应用

1、4.3 铁碳合金相图及应用,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 1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：, 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（0.02%）的性能：,两者性能与晶粒大小、杂质含量有关,2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： 在1148时有最大溶解度2.11%C，727时可固

2、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：硬度近800HBW，塑性几乎为零；一般认 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 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,相当于由七个局部的“匀晶相图”所组成。 2三条水平线： HJB线发生包晶转变，温度为1495，转变产物为奥氏

3、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 体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，以符号 “P”表示。 A0.77= F0.0218+ Fe3C,3三条重要固态转变线:, 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

4、,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：,1）工业纯铁（0.02% C ），室温组织为固溶体； 2）钢（0.022.11C）， 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（2.116.67C），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（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F和Fe3C的相对量：,3亚共析钢（0.02

5、0.77C）,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（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：,5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

6、体，用符号“Le”表示。其显微组织如图所示。,6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,1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 3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；加热到呈单相奥 氏体时，便于塑性变形。 铸造:铸铁的流动性