铁碳合金相图详解ppt课件

1、第五章铁元素碳合金Iron-carbon Alloy、lecturer : GUI-quan hane-mail :1、第五章铁元素碳合金Iron-carbon Alloy、5.2铁元素碳合金相图分析碳含量超过6.67的铁元素碳合金脆性极大图5-9表示Fe-Fe3C相图。 相图中各主要点的含义、温度及碳含量如表5-3所示。 4，5.2铁元素碳合金相图分析，1，概要，5，5.2铁元素碳合金相图分析，1，概要相图中各主要点的含义： ABCD为液相线，AHJECF为固相线。 相图上的3条线面平行(HJB、ECF、PCK )是指3个恒温反应： (1493(HJB水平线)下发生包晶反应，其反应式形成了L

2、B H AJ包晶反应的结果奥氏体不锈钢. 该反应只能在碳含量为O.100.50的铁元素碳合金中发生。6、5.2铁元素碳合金相图分析，一、概要相图中各主要点的含义：相图上的三条线面平行(HJB、ECF、PCK )是指三个恒温反应： (1147(ECF水平线)下发生共晶反应的共晶反应结果，形成奥氏体和渗碳体的共晶混合物，将该共晶混合物称为莱氏体，用文字Ld表示该反应在总碳含量为2.06 6.67的铁元素碳合金范围内发生。7、5.2铁元素碳合金相图分析，一、概要相图中各主要点的含义：相图上的三条线面平行(HJB、ECF、PCK )是指三个恒温反应：在(723(PSK水平线)处发生共析反应的共析反应的

3、结果，形成了镍锌铁氧体和渗碳体的共析混合物，将该共析混合物与珠体(在全部碳含量超过0.02的铁元素碳合金中，即在实际工序中常用的铁元素碳合金中发生珍珠岩(共析体)转变。8、5.2铁元素碳合金相图的分析、一、概要，还有值得注意的是ES和PQ线： (1)奥氏体不锈钢中ES线碳的固溶线。 由该线可知，奥氏体不锈钢中碳的最大溶解度为1147，该情况下只能溶解2.06C，723的情况下只能溶解080C。 因此，碳含量超过0.80的铁元素碳合金从1147冷却到723时，渗碳体从奥氏体不锈钢沿晶界析出，将该渗碳体称为二次渗碳体(Fe3C )，与由液体直接结晶的一次渗碳体(Fe3C )区别开来。9，5.2铁元

4、素碳合金的相图分析、一、概要，以及ES和PQ线： (2)应注意镍锌铁氧体中PQ线碳的固溶线。 由该线可知，碳在镍锌铁氧体中的最大溶解度为723，此时能够溶解O.02C，但在室温平衡态下仅能够溶解0.0008C，因此一般的铁元素碳合金从723缓冷到室温，有可能从镍锌铁氧体沿着晶界析出渗碳体，将该渗碳体称为三次渗碳体、10、5.2铁元素碳合金相图分析，一、概括所谓的一次、二次、三次渗碳体只是渗碳体的来源和分布不同，没有本质差异，其碳含量、晶体结构及其自身性质都相同。 相位图中的AHN线和GPQ线的左侧分别为和的由镍锌铁氧体区域NJESG包围的范畴是奥氏体不锈钢区域。 11、5.2铁元素碳合金相图分

5、析，一、概要铁元素碳合金相图上的各种合金，通常根据其碳含量和组织，(1)工业纯铁元素(C0.80 )； (3)白口铁元素(2.066.67C ) :亚共晶白口铁元素(C4.3)。 12，5.2铁元素碳合金相图分析，一、概述以下6个典型的铁元素碳合金，探讨其结晶过程。 钢和白口铁元素的结晶过程比较复杂，但其分析方法与上述相同，没有新颖之处。 选择的各合金的成分如图5-10所示。、13，5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析、14，5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(1)共析钢(0.80C )结晶过程分析图中合金缓冷至作为共析钢的2点温度以下，l均冷凝为

6、a。 如果持续缓冷至3点温度(723 )，则a通过共析反应变为珠光体。15，5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(一)共析钢(0.80C )结晶过程分析共析钢的结晶过程示意图：16，5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )结晶过程分析5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析；另一方面，碳含量超过0.50的，冷凝时，不引起包晶反应，直接从l结晶化为a。19、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )结晶过程分

7、析碳含量在0.100.50范围内的亚共析钢，另外一方面，碳含量超过0.50的，在冷凝时，不引起包晶反应，直接从l结晶化为a 、20、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )的结晶过程分析合金冷凝后，得到a组织，在持续冷却至GS线(3点温度)的合金继续蒸发制冷的过程中，a的碳含量沿GS线逐渐增加接近s点， 也就是说，合金冷却到723时，a的碳含量增加到0.80，因此合金冷却到比723稍低的温度时，残留在该组织中的a通过共析反应变成珍珠岩，最终的金相组织变成F P。21、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢

8、(0.020.80C )的结晶过程分析，必须指出的是，所有的亚共析钢缓冷后，最终的金相组织是各种亚共析钢的组织的主要差异是，其中f和p的相对量和f的分布状况不同碳含量越接近s点的亚共析钢，组织中的p含量越多，f含量越少。 碳含量超过0.50的亚共析钢组织，f有沿p边界呈网状分布的倾向。 铁元素碳合金相图分析，二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )结晶过程分析0.10C亚共析钢的金相组织。 图中的白色粒子为f晶粒，黑色粒子为珠光体，因倍率过低，无法识别珠光体中层片。 铁元素碳合金相图分析，二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )结晶过程分

9、析0.30C亚共析钢的金相组织。 图中的白色粒子为f晶粒，黑色粒子为珠光体，因倍率过低，无法识别珠光体中层片。、24、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(二)亚共析钢(0.020.80C )的结晶过程分析0.10C、0.30C的亚共析钢白色粒子是f晶粒的黑色粒子是珠体，由于倍率过低，因此无法识别珠体中层片材。 可知在碳含量高的0.30C亚共析钢的金相组织中，p所占的面积较大。、25、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(三)过共折钢(0.802.06C )的结晶过程分析二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(三)过共折钢(0.802.06C )的结晶过程

10、分析过共析钢(以合金为例)凝结得到a组织，得到ES线(Fe3C开始从a沿着晶界析出的合金蒸发制冷至723时，a的碳含量减少至0.80，因此合金蒸发制冷略低于723时，残留在该组织中的a通过共析反应变化为珍珠岩，最终的金相组织为P Fe3C。 过共析钢的结晶金相组织：、27、5.2包括铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(三)过共折钢(0.802.06C )的结晶过程分析过共析钢的结晶过程示意图二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(三)过共折钢(0.802.06C )的结晶过程分析1.20C。 (四)共晶白口铁元素(4.3 )的结晶过程分析(图中合金)的结晶过程分析(四)的结晶过程分

11、析(图中合金)。 首先在1147点发生恒温反应而形成莱氏体，莱氏体在继续蒸发制冷的过程中，当其中的a的碳含量蒸发制冷到沿ES线逐渐减少的723时，a的碳含量减少到0.80，所以当合金稍微低于723时，残留在该组织中的a通过共析反应而变成串珠、31、5.2铁元素碳合金相图分析、二、钢和白口铁元素结晶过程分析(四)共晶白口铁元素结晶过程模式图二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(四)共晶白口铁元素(四)的结晶过程分析共晶白口铁元素金相组织(200 ) :、 分析二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(五)亚共晶白口铁元素(2.064.3C )的结晶过程分析亚共晶白口铁元素的结晶过程比较复杂。 在共晶反应之前

12、，在l中首先使a结晶的一部分结晶化。 该部分初生a在蒸发制冷持续时的相变过程与骑士中的奥氏体不锈钢的相变过程完全相同，即先析出Fe3C，其后碳含量为0.80的奥氏体不锈钢通过共析反应转变成珍珠岩。 除此变化外，其变化与共晶白口铁元素完全相同。 亚共晶白口铁元素的最终组织为P Fe3C Ld(P Fe3C Fe3C )。 (五)亚共晶白口铁元素结晶过程示意图，包括钢和白口铁元素结晶过程分析(五)二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(五)亚共晶白口铁元素(2.064.3C )的结晶过程分析3.0C；(六)亚共晶白口的结晶过程示意图， 5.2铁元素碳合金相图分析，二、钢和白口铁元素的结晶过程分析(6)共晶白口铁元素(4.36.67C )的结晶过程分析共晶白口铁元素的结晶过程比共晶白口铁