工程材料 第三章 3-1(相图).ppt

1、材料改性方法,第 三 章,热处理定义：将金属在固态范围内加热到一定温度下,进行必要的保温，并以适当的速度冷却至室温，以改变其内部组织，从而获得所需性能的工艺方法。,热处理特点：只改变金属材料的组织和性能，而不改变其形状和大小。,热处理目的：提高材料的强度、硬度，改善塑性、韧性及切削性能。,3.1 金属热处理 P.38,常用热处理工艺： 普通热处理：退火、正火、淬火和回火 表面热处理：表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等 (渗碳、渗氮和碳氮共渗又称化学热处理),热处理应用： 机械工业中的大部分零件都要热处理。 航空工业中的飞机上的金属零件几乎百分之百要进行热处理。,二元合金状态图:表示二元合金系中不

2、同成分的合金，在温度极缓慢变化条件下，在各种不同温度下的相组成和相变化的图。 The Iron Carbon equilibrium diagram It is a map that can be used to chart the propersequence of operations for a given heat treatment.,3.1.1 铁碳合金状态图(相图) P.38,1. 铁碳合金状态图 P.38,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,奥

3、+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(912 ),727,1148,铁素体,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,N,奥氏体,A3,A1,Acm,(1)铁素体F( )碳溶于 Fe中形成的固溶体， Ferrite 体心立方结构，性能：强度、硬度低, 塑性、韧性较好。 (2)奥氏体A() 碳溶于-Fe中形成的固溶体， Austenite 面心立方结构，强度低, 塑性好。(3)渗碳体Fe3C(Cm) 金属化合物。成分固定,为 Cementite6.69%C。性质硬而脆。是铁碳合金中的强化相。,铁碳合金的基本相 Phases and struct

4、ures,(1) 铁素体碳在-Fe中的固溶体， Ferrite ( F ),特点： 最大溶解度(Maximum saturated solubility of ferrite)为0.0218%C；,(2) 奥氏体是碳在-Fe中的固溶体，Austenite ( A ),特点： 最大溶解度(Maximum saturated solubility of C in austenite)2.11%C； 其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170220HBS、=4050%； 形变能力好，形变抗力小。,金属化合物,Fe3C 渗碳体 Cementite (Cm),(4)莱氏体 Ledeburite：共晶

5、产物，1148进行， L A() + Cm = 莱氏体代号Ld(5) 珠光体 Pearlite： 共析 产物， 727进行， A() F + Cm = 珠光体代号 P,铁碳合金的基本组织(混合物),莱氏体： Ledeburite ( Ld ) L (A + Fe3C ) 成分：4.3% C,珠光体： Pearlite ( P ) A ( F+ Fe3C ) 成分：0.77%C,铁碳合金分类,2. Fe-Fe3C相图分析(点、线、区，组成相）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,

6、2.11,4.3,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(912 ),727,1148,铁素体,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,N,奥氏体,A3,A1,Acm,（各组成相的组织形态）,（共晶部分）,共晶体: L (A+Cm) Ld,（共析部分）,共析: A (F+Fe3C) P,Ld Ld,（各组成相的组织形态）,3. 铁-碳相图的应用,（1）分析铁碳合金的结晶过程 亚共析钢的结晶过程 过共析钢的结晶过程,例：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。,（2）分析加热时的组织转变,（3）分析铁碳合金的组

7、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。,铁碳合金室温组织比例图,100%,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。,（4） 判断铁碳合金力学性能,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。,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。强度 =1V1+2V2硬度 HB=HB1V1+HB2V2,碳钢机械性能,铁素体F 珠光体P 渗碳体Fe3CII,P,的,a. 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,（5）判断铁