5-4 铁碳合金状态图.ppt

1、1,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,本章内容,51 纯铁及其铁碳合金 52 Fe-Fe3C相图分析 53 典型合金的平衡结晶过程 54 合金的成分与组织及性能之间的关系 第五节Fe-Fe3C相图的应用及局限性,54 合金的成分与组织及性能之间的关系,一.含碳量对相及组织的影响 相： 随着CFFe3C。 组织： 1.工业纯铁：F线以左 （Fe3C1.0后Fe3C呈网状沿A晶界分布。 钢中：基体相为F，第二相为Fe3C 3.白口铁：C2.11后组织中出现了大量的莱氏体组织。 白口铁：基体相为Fe3C，第二相为F,含C对Fe-C合金组织的影响,3,河北工业大学材料学院 材料与工程系

2、,教师：孙继兵,Fe3C组织,Fe3C、 Fe3C、 Fe3C 、共晶Fe3C、共析 Fe3C、先共晶 Fe3C 、先共析Fe3C。 这些渗碳体的成分和晶体结构都相同，属同一“相”。 不同的名称说明析出的母相不同、析出的顺序不同、分布状态不同。,二、含碳量对性能的影响,（一）含碳量对力学性能的影响 1.钢 (1）当Fe3C呈片层状分布在F基体上时为强 化相，P为高强组织。亚共析钢随着 CP，bHB，K . (2) 共析钢的强度高于亚共析钢。 (3) 过共析钢当C1.0时达到最值。 当Fe3C呈网状分布在A的晶界时使钢的 K ,脆性增大。 2.白口铁 无论高温或低温，莱氏体基体相都是 硬脆的Fe

3、3C,所以硬而脆，但耐磨性 好。 3硬度：决定于组成相或组织组成物的硬度和相对数量，而受相形态的影响较小。,图20 含C对Fe-C合金性能的影响,（三）、含碳量对切削性能的影响,1.低碳钢（C0.25），不易断屑，切削性能好。 2.高碳钢（C0.60），因硬度高，刀具磨损严重，切削性能不好。 3.中碳钢（0.25C0.6）HB适中（HB=220）切削性能好. 4.白口铸铁硬度高，脆性大，不易切削加工。 (四)、含碳量对锻造性能的影响 1.钢具有良好的锻造性能，亚共析钢中随着C锻造性能，亚共析钢的锻造性能好于共析、过共析钢。 2.白口铁无论高温或低温都是以共晶渗碳体为基体相所以不能锻造。 （五）

4、、含碳量对铸造性能的影响 铸造性能包括：流动性、缩孔、枝晶偏析等。 1.钢的铸造性能不如白口铁. 2.共晶白口铁的铸造性能最好。,6,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,第五节Fe-Fe3C相图的应用及局限性,1.在钢铁材料选用方面的应用 1）需用塑性、韧性好的材料，如，建筑结构和各种型钢，宜选用碳含量较低的钢材。 2）一些要求强度、塑性及韧性都较好的机械零件，如汽车轴，则应选用碳含量适中的中碳钢。 3）需要高硬度和高耐磨性的材料,如，各种工具，则应该选择碳含量较高的钢种。 4）白口铸铁由于耐磨性、铸造性能好，适用于要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，如拔丝模、冷轧辊、犁铧、磨球

5、、床身等。,7,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,2.在铸造工艺方面的应用,1）根据Fe-Fe3C相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50-100。 2）由于纯铁和共晶成分铁碳合金的凝固温度区间小，流动性好,分散缩孔少, 可使缩孔集中在冒口内，易于获得致密的铸件，因此铸铁成分在生产中总是选在接近于共晶成分附近。 3）铸钢也是常用的铸造合金。虽然铸钢的凝固温度区间较大，因此流动性较差，相对而言，含碳量一般在0.15-0.6%之间合金铸造性能较好。铸钢在机器制造业中，用于制造一些形状复杂，难以进行锻造或切削加工，而又要求较高强度和塑性的零件。近年来在铸造生产中，有以

6、球墨铸铁部分代替铸钢的趋势。,8,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,3.在热锻、热轧工艺方面的应用,锻造或轧制一般选在单相奥氏体区内进行，始锻、始轧温度常控制在固相线以下100-200范围内。 亚共析钢热加工终止温度多控制在GS线以上,以免形成带状组织降低钢的韧性。 过共析钢变形终止温度应控制在PSK线以上一点,这样可以把网状二次渗碳体打碎。终止温度不能太高,否则再结晶后奥氏体晶粒粗大,使热加工后的组织也粗大。 一般钢的始锻温度为1150-1250,终锻温度为750-850。,9,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,4.在热处理工艺方面的应用,热处理工艺如退火、正

7、火、淬火的加热温度都是依据Fe-Fe3C相图确定的 。,10,河北工业大学材料学院 材料与工程系,教师：孙继兵,铁碳相图的局限性,1.Fe-Fe3C相图反映的是平衡相,而不是组织。不同成分的铁碳合金的组织,必须分析其动力学规律和结晶过程才能有具体了解。 2.Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态。 3.Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态,没有反映时间的作用。,铁碳相图作业,1.背画Fe-Fe3C相组成物相图，在相图中标出A1、A3及Acm线,并说明相图中ECF线、PSK线及Acm线的意义 2.说明铁碳合金在固态下的基本相F、A 、Fe3C 的 ： 合金类型及晶体结构及