工程材料 第四章 铁碳合金a.ppt

1、第4章铁碳合金，1，第4章铁碳合金，第1节铁碳合金相图1。铁碳合金部件的特性2。铁-碳双相图3。铁-铁3C相图2的特征。铁碳合金部件的特性1。纯铁，第1节居里温度；机械性能和特性。3，铁碳合金体系的第一相图，纯铁的原子间距、原子体积与温度的关系，4，铁碳合金体系的第一相图，体心立方铁在20时的晶格常数为0.28663纳米，最近的原子距离为0.24821纳米，原子半径为0.12410纳米，四面体的间隙半径为0.03596纳米， 面心立方铁在950时的晶格常数为0.36563纳米，最近原子距离为0.25850纳米，原子半径为0.12925纳米，四面体的间隙半径为0.02908纳米，八面体的间隙半径

2、为0.05350纳米，5，1。 铁-碳合金体系的成分特征2。碳，铁-碳合金体系的第一相图，碳的原子序数为6，原子量为12.01，原子半径为0.077纳米，20时的密度为2.25103千克/立方米。游离碳是金刚石和石墨。同构石墨有一个简单的六边形晶格，同一平面上的碳原子通过共价键结合在一起。铁碳合金中的碳有三种形式:碳溶解在铁的不同晶格中形成固溶体；碳和铁形成金属化合物，即渗碳体(Fe3C)；c以游离石墨的形式存在于合金中；石墨具有耐高温性、导电性和一定的润滑性。石墨的强度和硬度很低，只有35HB，而塑性几乎接近于零。铁碳合金中的石墨用符号g或C表示.第1节铁-碳合金体系相图，7，2，铁-碳双相

3、图，第1节铁-碳合金体系相图，铁-Fe3C相图，8，3，铁-Fe3C相图的特征，第1节铁-碳合金体系相图，1。图表中的基本相(1)铁素体(2)奥氏体(3)渗透1。图中的基本相，(1)铁素体，(2)奥氏体，(3)渗碳体，(4)固溶体，(5)L6(G)，10，1。图中的基本相，c in -Fe相的间隙固溶体，晶体结构为bcc，仅由相形成的结构称为铁素体，表示为F(铁素体)。铁中C相的间隙固溶体，晶体结构为面心立方，仅由C相形成的结构称为奥氏体，称为奥氏体。C相在-Fe中的间隙固溶体，其晶体结构也是bcc，该相出现在较高的温度下，并且微观结构和形貌一般不被观察到，这也称为高温铁素体。由Fe3C相铁和

4、碳形成的间隙化合物，其中碳的重量百分比为6.69%，并且晶体结构是复杂的晶体系统。仅由Fe3C相组成的组织被称为CM(渗碳体)，它仍被记录为Fe3C，也写为Cm(水泥)。在铁碳合金中石墨的自由状态下，碳是石墨，结构是石墨。液相碳在高温下熔化成液体，在相图中标出了液相。11，渗碳体的熔点为1227。渗碳体硬度高，硬度HB800，脆性大，塑性极低。Fe3C3Fe C(石墨)，12，2。图中的特征点、13、2。图中的特征点，Fe-.(4)共晶反应线ECF，发生共晶反应，形成液晶EF3C和莱氏体/Ld结构。(5)共析反应线PSK，共析反应发生，SP Fe3C形成珠光体/磷结构。(6)沉淀线沉淀来自单相

5、中的第二相，如镉线:LFe3C；ES线:Fe3C；PQ线:Fe3C。从每个单相中沉淀的Fe3C在形态上是不同的，因此作为一个结构是不同的。下列角标记和用于区分结构。(7)其他相界，如HN线和GP线。，15，16，4。图中有五个单相区:液相区高温固溶奥氏体(a)铁素体(f)渗碳体Fe3C，七个两相区L L L Fe3C Fe3C Fe3C，三个三相区:HJB线L ECK线L Fe3C PSK线Fe3C，17，有五个单相区:液相区L高温固溶奥氏体(a)铁素体(f)渗碳体Fe3C，七个两相区L L L Fe3C Fe3C Fe3C，三个三相区:HJB线L ECK线图中的相位区，18。1.铁碳合金的分

6、类1。工业纯铁碳化钨2.11%-6%。1)亚共晶白口铸铁；2)共晶白口铸铁；3)过共晶白口铸铁4。灰铸铁的平衡结构是铁素体、珠光体或两者兼有，不同形式的石墨分布在基体上。Wc2.11%，铁碳合金平衡结晶过程分析，第2，19节，工业纯铁，20，21，1。共析钢(wc=0.77%)，相变过程，显微组织转变过程，LlP，第二节铁-碳合金平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁的平衡结晶过程。第二节铁碳合金的平衡结晶过程分析，第二节钢和白口铸铁的平衡结晶过程分析，第23.2节亚共析钢(wc=0.45%)，第二节钢和白口铸铁的平衡结晶过程和组织转变，第二节铁碳合金的平衡结晶过程分析，第24.2节亚共析钢(WC=0

7、.44)。钢和白口铸铁的平衡结晶过程。过共析钢(wc=1.20%)，组织转变:L LA A AFe3CII PFe3CII，第2节铁-碳合金平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁(过共析钢)的平衡结晶过程。26，3。过共析钢(wc=1.20%)，第2节铁-碳合金的平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁的平衡结晶过程，27，4。共晶白口铸铁(wc=4.3%)，显微组织转变，LLd，铁-碳合金平衡结晶过程分析，第2节。4.共晶白口铸铁(wc=4.3%)，第2节铁-碳合金平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁的平衡结晶过程，29，5。摘要:亚共晶白口铸铁(wc=3.0%)，显微组织转变，LLAALd AFe3CIILd P

8、Fe3CIILd，第2节铁碳合金平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁。(亚共晶白口铸铁)，30，5。亚共晶白口铸铁(wc=3.0%)，第2节铁-碳合金平衡结晶过程分析，钢和白口铸铁的平衡结晶过程，31，6。过共晶白口铸铁(wc=5.0%)，显微组织转变，LL Fe3CIFe3CI Ld Fe3CI Ld，第2节铁碳合金平衡结晶过程分析，第2节钢和白口铸铁平衡结晶过程分析，(过共晶白口铸铁)，32，6，过共晶白口铸铁(wc=5.0%)，第2节铁碳合金平衡结晶过程分析，第3节碳对铁碳合金的影响，第34节碳对铁碳合金的影响，1。室温下碳对平衡微结构的影响。碳对机械性能的影响，碳含量对缓冷钢机械性能和某些物

9、理性能的影响，36。碳含量对工艺性能的影响(1)金属的可加工性是指用断裂的工具进行切削。它与许多因素有关，如金属的成分、硬度、韧性、导热性、组织结构和加工硬化程度。(2)可锻金属的延展性是指金属在受压时可以改变形状而不开裂的特性。将钢加热到高温可以获得塑性好的单相奥氏体组织，因此可锻性好。此外，低碳含量的钢比高碳含量的钢具有更好的可锻性。白口铸铁的显微组织是以低温或高温下的硬脆渗碳体为基础的，因此不能锻造。(3)铸造性(4)可焊性，37。第4节碳钢，1。钢铁材料生产工艺。钢铁材料生产工艺。碳钢，39。碳钢，2。钢锭1的结构和缺陷。钢锭表面细晶区的结构特征；柱状晶区；中心等轴晶区2。铸锭的缺陷缩

10、孔和气孔；杂质3。杂质元素对碳钢性能的影响:磷和硫的影响；硅和锰的影响，40，碳钢第4节，碳钢的分类、等级和应用1。碳钢的分类、等级和应用。碳钢a .普通碳素结构钢b .优质碳素结构钢c .碳素工具钢，第4、42节碳钢，a .普通碳素结构钢，等级和特性:钢厂的出厂状态是热轧后在空气中自然冷却(正火)。有关性能标准，请参考GB70088教科书。用途:强度适宜，有一定的塑性和韧性，价格低廉，广泛用于普通简单结构件。强调机械性能，43，b，优质碳素结构钢，牌号，08，08F，10，15，20，45，50，65，这个数是钢中C含量的基本范围(万分之几)，而第一个牌号是0.05。在低硫和磷含量的优质钢中

11、添加字母a，如45A。特点:工厂检验要求化学成分为主要成分，机械性能为辅助检验项目。钢厂保证出厂时的碳含量。为了达到相应的机械性能指标，工厂之间的其他要素有一些差异。有关性能标准，请参考GB69988教科书。用途:优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。通常，需要热处理来提高其机械性能。随着碳含量的增加，材料的强度和硬度越高，塑性越低。45钢附近的韧性较好。此外，铸钢的成分指的是同一个标准，品牌ZGxxxxxx、性能一般略低于钢厂标准，用于形状复杂、性能要求高的零件。44，c，碳素工具钢，牌号，T8，(T9)，T10，T10A，(T11)，T12，T12A，T13，T表示为“碳钢”，数字是钢的含碳

12、量(千分之几)。后缀A是一种低杂质的优质钢，其特点是热轧后球化退火，粒状碳化物球化珠光体，可直接加工。性能标准见GB129886。用途：碳素工具钢经热处理(低温淬火和回火)后硬度高，用于制造小型简易量具、刀具和低速加工模具，如手锯、手工具、木工工具、简易冲压模具等。第5节铸铁，1。铸铁的石墨化过程和结构2。影响铸铁石墨化的因素3。铸铁的分类4。各种铸铁46的特性和应用。第五节铸铁从铁碳平衡相图可知，碳含量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。工业上常用的铸铁成分范围为：C 33602.54.0 % Si3601.03.0 % Mn 33600.51.4 % S 33600.020.20 % P 33

13、600.010.50 %。有时，为了改善其性能，加入一定量的合金元素铬、钼、钒、铜、铝等。被添加。一般来说，与钢相比，它比钢含有更多的碳和硅，以及更多的杂质元素。碳以石墨的形式存在，并能与铁形成平衡状态。1.铁碳合金的石墨化。1.热力学原理。从热力学可以看出，碳以石墨的形式存在，其能量状态低于渗碳体。Fe3C Fe(C)G转变是一个自发的过程，尽管在许多情况下，铁-碳合金中的碳表现为渗碳体，这仅仅是由动力学引起的。当条件合适时，碳会在渗碳体转变过程中沉淀成石墨，有时产生的渗碳会分解成石墨。石墨化是指在铸铁冷却过程中，碳过饱和时，碳原子沉淀形成石墨的过程。2.石墨化过程，发生在共晶温度1154以

14、上的温度。只有在过共晶材料中，从液相过饱和碳中沉淀出来的石墨才会浮在液体上方，不会进入铸铁材料的结构中。过共晶铸铁不应用于工程，因此通常讨论的石墨化有以下三个阶段。48，高温石墨化的第一阶段发生在1154，在共晶转变期间形成石墨，LC AEG。获得的结构是(奥氏体石墨)的共晶，也称为共晶石墨。第二阶段，中间石墨化发生在1154738之间。奥氏体在碳中的溶解度随着温度的升高而降低。这时，过饱和的碳以石墨的形式沉淀下来，奥氏体的组成沿ES方向变化。沉淀石墨也被称为二次石墨GII。低温石墨化的第三阶段发生在738，在共析转变过程中形成石墨。获得的显微结构是(铁素体石墨)。此时，沉淀石墨难以成核，并且

15、通常在前两个阶段出现的石墨的基础上生长。在工程实践中，这三个阶段有时可能发生，有时只能发生部分变化。2.石墨化过程。铁碳合金石墨化，49。3.影响石墨化的主要因素，石墨化程度和冷却速度越慢，石墨化效果越强。然而，当快速冷却时，难以100%聚集形成石墨，6.69%以Fe3C方式沉淀。在高温下，渗碳体易于石墨化和分解。温度越高，保温时间越长，相变越强。石墨在550度以下很难形成。在合金元素的作用下，碳、硅、铝、铜、镍和钴会促进石墨的形成，而铬、钨、钼、钒和锰会与碳形成碳化物并阻碍石墨化。在形成石墨形状时，在一般冷却条件下，从液体中沉淀出来的石墨是片状的。冷却速度越大，石墨薄片越细。变质处理，即在铸造前向铸铁中加入少量孕育剂，可以促进石墨的形核，阻止渗碳体的析出，细化析出的石墨。添加表面活性合金元素，如镁和(1)铁碳合金的石墨化；(50)铸铁的显微组织，根据石墨化程度表现出不同的状态。石墨可分为片状、片状、蠕虫状、絮状和球形。1.铁碳合金石墨化，51。灰色铸铁，1。品牌：HT1026 HT1533 HT2142，其中HT代表灰铸铁，第一部分是抗拉强度，第二部分是抗弯强度。2.成分：C:2.54.0% Si33601.03.0%