第三章 铁碳合金相图.ppt

1、第三章 铁碳合金相图,金工教研室,第三章 铁碳合金相图,纯铁的同素异晶转变 Fe C 相图的基础知识。 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。 Fe - Fe3C 相图的建立与分析。 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。 Fe - Fe3C 相图的应用。,第一节 Fe - C相图的基础知识,2.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。,3.稳定的化合物可以作为一个独的组元。,4.Fe C 二元相图。,1.纯铁的同素异晶转变,1.纯铁的的同素异晶转变,纯铁的冷却曲线,1394,1534,912, - Fe, - Fe, - Fe,2.Fe- C相图,(6.

2、69%C),第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能,一.组元 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite ),二.基本组织,1.铁素体 ( F ) 碳溶于Fe中的间隙固溶 体。,2.奥氏体 ( A ) 碳溶于-Fe中形成 的间隙固溶体。,奥氏体组织金相图,3. 渗碳体 ( Fe3C ) 铁与碳形成的金属化合物。,渗碳体组织金相图,4.珠光体 ( P ),铁素体和渗碳体组成的机械混合物。,5.莱氏体 ( Ld ),奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。,第 三 节 Fe - Fe3C 相图的建立与分析,一.Fe - Fe3C 相图的建立,共晶反应相图,共

3、析反应相图,Fe - Fe3C 相图,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,L+ Fe3C,6.69%C,( A+Fe3C ),Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,A+ Fe3C,( F+ Fe3C ),P,P+F,P+Fe3C,Ld,Ld+Fe3C,P+Ld+Fe3C,K,共晶相图,共析相图,匀晶相图,( P+Fe3C ),Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,6.69%C,Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,P,Ld,K,( P+Fe3C

4、),P+Ld+Fe3C,Ld+Fe3C,P+F,P+Fe3C,( F+ Fe3C ),A+ Fe3C,L+ Fe3C,( A+Fe3C ),Fe - Fe3C 相图,二. Fe - Fe3C 相图的分析,五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 、727 。,三.典型铁碳合金的结晶过程分析,工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid

5、steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron ),1.工业纯铁 ( Wc 0.0218% ),2. 共析钢 ( Wc = 0.77% ),共析钢组织金相图,3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% ),亚共析钢组织金相图,4.过共析钢 ( Wc = 1.2% ),过共析钢组织金相图,5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% ),共晶白口铁组织金相图,6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% ),亚共晶白口铁组织金相图,7.过共晶白

6、口铁 ( Wc = 5.0% ),过共晶白口铁组织金相图,组织组成物:,F ; Fe3C,F ; P,相组成物:,P = 1 WF = 57%,Fe3C = 1 - WF = 6%,0.02,0.45,0.77,6.69,第四节 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响,碳的质量分数对平衡组织的影响。 碳的质量分数对力学性能的影响。 碳的质量分数对工艺性能的影响。,一.碳的质量分数对平衡组织的影响,二.碳的质量分数对 力学性能的影响,三.碳的质量分数对工艺性能的影响,对铸造性能的影响。 对锻造性能的影响。 对焊接性能的影响。 对切削加工性能的影响。,第五节 Fe - Fe3C 相图的应用,一.选

7、择材料方面的应用,1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。,2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律 , 确定选定材料的工作范围。,二.制定热加工工艺方面的应用,钢铁的冶炼,高炉 炼铁,铸铁锭,生产铸铁件,炼钢生铁,转炉 平炉 电炉,生产钢件,转炉炼钢,平炉炼钢,电弧炉炼钢,1.炼铁的冶金反应特点:,还原反应,2.炼钢的冶金反应特点:,氧化反应,2.沸腾钢 ( boiling steel ) 钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,Wo = 0.03%0.07%,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧 性差, 常用于要求不高的零件。,1.镇静钢 ( killed steel )钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较