3-1 铁碳合金相图.ppt

1、3-1 铁碳合金相图,什么是铁碳合金？ 以铁和碳为主要成分的合金。,一、Fe的同素异构转变,概念：晶体在结晶成固态之后，在固态下随温度发生变化，其晶格类型发生转变的现象-同素异构转变。,冷却曲线：用冷却曲线表示出此现象。,同素异构转变通过形核长大的过程完成原子重新 排列，也是一种结晶过程,同素异构体：由同素异构转变得到的不同晶格类型的晶体。,冷却曲线：,温度,时间,O,1538,1394,912,L,结晶过程,Fe 体心立方晶格,Fe 面心立方晶格,Fe体心立方晶格,1、同素异构转变有结晶潜热产生，所以冷却曲线上也有平台（比结晶平台小） 2、三种同素异构体的晶格常数不同,第一次同素异构转变,第

2、二次同素异构转变,3、转变式：,体心 面心 体心,4、实质：原子排列不同，结构不同，金属体积发生改变。 5、纯铁具有同素异构转变的特征，是钢铁材料能够通过 热处理改善性能的重要依据。,二、铁碳合金的基本组织 1、铁素体（ F）：碳溶解在Fe中的间隙固溶。 （1）F仍保持-Fe的体心立方晶格结构 （2）由于-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.02%（727），所以是几乎不含碳的纯铁。 （3）塑性、韧性好，强度、硬度低。 （4）显微镜下观察，F呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。,铁素体晶胞示意图,2、奥氏体（ A）：碳溶解在Fe中的间隙固溶体。 （1）A仍保持-Fe的面心立方晶格

3、结构 （2）因Fe晶格间隙较大，所以溶碳能力比铁素体强，在727时溶碳量为0.77%，1148时溶碳量达到2.11%。 （3）奥氏体的强度、硬度较低，但具有良好的塑性，是绝大多数钢高温进行压力加工的理想组织。 （4）由于-Fe一般存在于7271394之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。,奥氏体晶胞示意图,3、渗碳体（Fe3C） 渗碳体是铁与碳形成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。 （1）含碳量为6.69%，主要作为铁碳合金中的强化相存在。 （2）硬度很高（800HBW）塑性和韧性几乎为零。 （3）显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽，并在一定条件下可 以分解出石墨。,4、珠光体（P） 珠光体是铁素

4、体和渗碳体组成的共析体（机械混合物）。 （1）平均含碳量为0.77%，在727以下温度范围内存在。 （2）显微镜观察，珠光体呈层片状特征，即F和Fe3C以相间片 层形式机械混合在一起，表面具有珍珠光泽，因此得名。 （3）力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即综合性能良好。,5、莱氏体（Ld） 莱氏体是高温下由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。 （1）莱氏体中由于大量渗碳体存在，其性能与渗碳体相似， 即硬度高，塑性差，不能进行压力加工。 室温下，铁碳合金中最主要的相是F和Fe3C，既可以在 钢铁材料中独立存在，也可以以机械混合物形式组成基本相。,1、共析反应,一定成分的固相在一定的温度下同时析出两种成分和

5、结构均不相同的新的固相的反应。两相的机械混合物称为 共析体。,A0.77%c,727 ,F0.02%c+Fe3C6.69%c,共析反应的产物即珠光体 P,两种反应,F0.02%c+Fe3C6.69%c,1148 ,2、共晶反应,一定成分的液相在一定的温度下同时结晶出两种成分和结构均不相同的固相的反应。,L 4.3%c,A2.11%c+Fe3C6.69%c,共晶反应的产物即莱氏体 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c),注：随温度降低至727时，A转变为P，室温下变成：P+ Fe3C共晶组织，称为 低温莱氏体Ld,Ld =（P+ Fe3C）,F、A、 Fe3C是单相组织,P、 Ld 是混

6、合物,铁碳合金相图是表示在缓慢冷却的条件下，表明铁碳合金 成分、温度、组织变化规律的简明图解，它也是选择材料 和制定有关热处理工艺时的重要依据。,三、铁碳合金相图,由于WC6.69%的铁碳合金脆性很大，在工业生产中没有使用价值，所以我们只研究WC小于6.69%的部分。WC=6.69%对应的正好全部是渗碳体，把它看作一个组元，实际上我们研究的铁碳相图是Fe-Fe3C相图。为了便于研究分析将其简化，便得到了简化的Fe-Fe3C相图。,简化Fe-Fe3C相图,一、相图分析 简化的Fe-Fe3C相图纵坐标为温度，横坐标为碳的质量百 分数，其中包括共晶和共析二种典型反应。 1、Fe-Fe3C相图中典型点的含义,符号 温度/ 含碳量（%） 说 明,2、Fe-Fe3C相图中特性