铁碳合金相图47991.ppt

1、铁碳合金相图,1、教学目标 通过教学使学生掌握铁碳合金相图的构成，铁碳合金相图分析，铁碳合金相图的意义及应用。 2、教学重点 铁碳合金相图分析，铁碳合金相图对生产实践的指导意义，铁碳合金的成分、组织、性能之的关系。 3、教学难点 铁碳合金相图分析，铁碳合金相图对生产实践的指导意义，铁碳合金的成分、组织、性能之的关系。,（一）铁碳合金的基本组元与基本相,（1）液相 铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称为液相，用符号L表示。 （2）铁素体 碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，用符号F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，在室温时几乎为零（0.0008%），在727时溶解度最大，为0.0218%。,（一）铁

2、碳合金的基本组元与基本相,（2）铁素体 性能： 与纯铁相似，强度、 硬度低，而塑性和韧性好。 组织： 呈明亮的多边形晶粒， 晶界曲折。,（一）铁碳合金的基本组元与基本相,（3）奥氏体 碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用符号A表示。 727 溶碳量0.77% 1148 溶碳量2.11% 性能：有一定的强度和硬度， 塑性和韧性好，适于 进行锻压加工。 组织：与铁素体相似， 晶粒呈多边形， 但晶界较铁素体平直。,（一）铁碳合金的基本组元与基本相,（4）渗碳体 铁和碳形成的一种具有复杂晶格的间隙化合物，用化学分子式Fe3C 表示。 渗碳体中碳的含量为6.69%，熔点为1227。 性能：硬度很高，脆性很大

3、，塑性极差。 组织：常以片状、球（粒）状和网状等不同形态存在。 Fe3C是一个亚稳定的化合物，在一定温度下可分解为铁和石墨，即: Fe3C 3FeC(石墨),（一）铁碳合金的基本组元与基本相,（5）珠光体 铁素体F与渗碳体Fe3C组成的机械混合物，用符号P表示，其中碳的含量为0.77%。 性能：力学性能介于铁素体和渗碳体两者之间。 （6）莱氏体 碳的含量为4.3%的液态铁碳合金冷却到1148时，由液态中同时结晶出的奥氏体A和渗碳体Fe3C的机械混合物称为莱氏体，用符号Ld表示。在727以下由珠光体和渗碳体组成的机械混合物称为变态莱氏体，用符号Ld表示。 性能：硬度高，塑性差。,（二）铁碳合金相

4、图分析,合金相图：在平衡条件下给定合金系中合金的成分、温度、和组织状态之间关系的坐标图形。 合金相图是在全面了解合金的组织随成分、温度变化规律，对合金系中不同成分的合金进行试验，观察分析其在极其缓慢加热、冷却过程中内部组织的变化，绘制而成的图形。 二元合金相图：具有两个组元的合金相图。它是研究二元合金结晶过程和组织变化的简单图解。 铁碳合金相图：表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化规律的简明图解，它是选择材料和制定有关热加工工艺的重要依据。,（二）铁碳合金相图分析,图中右上部分为共晶相图 当两组元在液态时无限互溶，在固态时有限互溶，而且发生共晶反应，所

5、构成的相图称为共晶相图。,（二）铁碳合金相图分析,图中右上部分为共晶相图 由一种成分固定的液相在恒温下同时结晶出两种成分和结构都不相同的新的固相的过程，称为共晶反应。,（二）铁碳合金相图分析,图中左下部分为共晶相图 自某种均匀一致的固相在中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程，称为共析反应。,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （1）A点 纯铁的熔点,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （2）C点 共晶点,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （3）D点 渗碳体的熔点,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C

6、相图中的特征点 （4）E点 碳在奥氏体 中的最大溶解度,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （5）F点 渗碳体的成分,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （6）G点 -Fe -Fe 同素异构转变点,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （7）S点 共析点,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （8）K点 渗碳体的成分,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （9）P点 碳在铁素体中 的最大溶解度,（二）铁碳合金相图分析,1、Fe-Fe3C相图中的特征点 （10）Q点 600或常温下 碳在铁素体

7、中 的最大溶解度,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,ACD线是液相线， 该线以上为液相， 用L表示。,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,AECF线是固相线， 该线以下是固相。,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,ECF线是共晶线（1148）， 在相图中，WC=2.116.69 的铁碳合金都要发生共晶转变。,（二）铁碳合金相图分析,

8、2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 随温度的降低，碳在奥氏体中的 溶解度沿ES线从2.11%变化至0.77%。 由于奥氏体中含碳量的减少， 将从奥氏体中沿晶界析出渗碳体， 称为二次渗碳体（Fe3C）,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,GS线是冷却时奥氏体开始 析出铁素体，或加热时铁素体 全部溶入奥氏体的转变温度线。 GS线又称为A3线。,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁

9、碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,PSK线是共析线（727） PSK线又称为A1线。 在相图中，WC=0.02186.69 的铁碳合金都要发生共析转变。,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,（二）铁碳合金相图分析,2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线,PQ线是碳在铁素体中的 溶解度曲线。 随温度的降低，碳在铁素体 中的溶解度沿PQ线从0.0218%变 化至0.0008%。 由于铁素体中含碳量的减少， 将从铁素体中沿晶界析出渗碳体， 称为三次渗碳体（Fe3C）。,（二）铁碳合金相图分析,3、Fe-Fe3C相图中的相区 (1)单相区 相图中有F、A、

10、L和Fe3C四个单相区。,（二）铁碳合金相图分析,3、Fe-Fe3C相图中的相区 (2)两相区 相图中有A+F、L+A、 F+ Fe3C 、L+ Fe3C和 A+Fe3C五个两相区。,（三）典型铁碳合金的室温组织与分类,由于铁碳合金的成分不同，室温下将得到不同的组织。根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为工业纯铁、钢和白口铸铁三种。 1.工业纯铁 WC0.0218%，室温组织为F。 2.钢 0.0218%Wc2.11% 按室温显微组织又分为： 亚共析钢 0.0218% Wc0.77% 组织为P + F 共析钢 Wc=0.77% 组织为P 过共析钢 0.77%Wc2.11% 组织为P

11、+ Fe3C,（三）典型铁碳合金的室温组织与分类,3.白口铸铁 2.11% Wc 6.69% 按室温显微组织又分为： 亚共晶白口铸铁 2.11% Wc 4.3% 组织为珠光体 + 渗碳体 + 变态莱氏体 共晶白口铸铁 Wc = 4.3% 组织为变态莱氏体 过共晶白口铸铁 4.3% Wc 6.69% 组织为变态莱氏体 + 一次渗碳体,（四）含碳量与铁碳合金组织及性能的关系,1.铁碳合金含碳量与组织的关系,2.铁碳合金含碳量与力学性能的关系,（五）铁碳合金相图的应用,（1）在材料选用方面的应用 需塑性、韧性高选用含碳量较低的材料 需强度、塑性、韧性高选用含碳量适中的材料 需硬度高耐磨性好选用含碳量高的材料 灰口铸铁由于流动性好常用于