金属学与热处理课件第四章 铁碳合金.ppt

1、第四章 铁碳合金,简介:碳钢和铸铁都是铁碳合金,铁碳合金中的碳有两种形式:滲碳 体Fe3C和石墨.铁碳相图有两种形式:Fe- Fe3C 、Fe-石墨.,4.1铁碳合金的组元及基本相 一.纯铁 (一) 铁的同素异晶转变 熔点:1538oC. 三种同素异晶状态: -Fe(BCC), -Fe(FCC), -Fe(BCC). 1538oC-1394oC , -Fe 1394oC , -Fe -Fe A4转变 1394oC-912oC , -Fe . 912oC, -Fe -Fe A3转变 912oC以下, -Fe 770oC (居里点), -Fe 顺磁 铁磁 A2转变,(二)铁素体和奥氏体 铁素体:碳

2、溶于铁中的间隙固溶体,为BCC结构,表示:F或. 奥氏体:碳溶于铁中的间隙固溶体,为FCC结构,表示:A或. (三)纯铁的性能与应用 塑性和韧性好,强度低.,二.滲碳体 铁和碳的间隙化合物Fe3C, 含碳量6.69%.表示Cm. 正交晶系. 硬度很高, 塑性和差.,4.2 Fe- Fe3C相图分析,一.相图中的点 线 区的意义,符号国际通用,不能随便改变.,液相线ABCD, 固相线AHJECF. 五个单相区: 液相区(L), 固相区(),奥氏体区(A或), 铁素体区(F或),渗碳体区(Fe3C). 七个两相区: L+ , L+ , L+ Fe3C, + , + , + Fe3C, + Fe3C

3、.,两条磁性转变线: MO(铁素体转变), 230oC (渗碳体转变). 三条水平线: HJB包晶转变线, ECF共晶转变线, PSK共析转变线.,二.包晶转变(HJB线) 1495oC, 液相(LB)+铁色体(H) 奥氏体(J),三.共晶转变(ECF水平线) 1148oC, 液相(LC) 奥氏体(E)+渗碳体区(Fe3C) 莱氏体:奥氏体+渗碳体区的混合物.塑性差.,四.共析转变(PSK水平线) 727oC, 奥氏体(s) 铁素体(p)+渗碳体(Fe3C) 珠光体:共析转变的产物. 用符号P表示. 共析温度:A1表示 珠光体中铁素体和渗碳体体的含量:WF=SK/PK W Fe3C=100%-

4、WF,五.三条重要的特性曲线 (一) GS线(A3线) 冷却中,由奥氏体析出铁素体的开始线.或加热中,铁素体溶入奥氏体的终了线. (二) ES线(ACm) 碳在奥氏体中的溶解度曲线. 二次渗碳体. (三) PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线. 三次渗碳体.,4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织,分类: (按有无共晶转变) 碳钢 (Wc2.11%) 工业纯铁 (Wc0.0218%),七种类型: (根据组织, 按含碳量分类) 工业纯铁 (Wc0.0218%) 共析钢 (Wc=0.77%) 亚共析钢 (Wc=0.0218-0.77%) 过共析钢 (Wc=0.77-2.11%) 共晶白口铁(Wc=4.3

5、%) 亚共晶白口铁(Wc=2.11-4.3%) 过共晶白口铁(Wc= 4.3-6.69%),各种类型合金平衡结晶过程冷却曲线,一. Wc=0.01%的工业纯铁,L-L+- - +(奥氏体)- - + (铁素体) - - +Fe3CIII(三次渗碳体区),二.共析钢,共析反应: 727oC, 0.77-0.0218+ Fe3C (P珠光体) W 0.0218 =(6.69-0.77)/(6.69-0.218)=88% W Fe3C =1-88%=12%,P (珠光体): 铁素体()+渗碳体(Fe3C),三.亚共析钢(Wc=0.40%),共析反应后的与P含量:WP=5P/SP W =S5/SP,四

6、.过共析钢(Wc=1.2%),L-L +(奥氏体)- - +Fe3CII(二次渗碳体)-P(珠光体)+Fe3CII (二次渗碳体),共析反应后的Fe3CII与P含量: WP=4V/SV W Fe3CII =4S/SV,五.共晶白口铁(Wc=4.3%),六.亚共晶白口铁(Wc=3.0%),L-L +(初晶奥氏体) - - - (初晶奥氏体) + Ld(莱氏体) - (初晶奥氏体) + Ld(莱氏体) + Fe3CII (二次渗碳体)-P(珠光体)+ Ld(低温莱氏体）+Fe3CII (二次渗碳体),共晶反应,共析反应,共晶反应后,该铸铁中组织组成物中， 初晶奥氏体含量：W =（4.3-3.0)/(4.3-2.11)=59.4% 莱氏体含量: W Ld =(3.0-2.11)/(4.3-2.11)=40.6%,七.过共晶白口铁(Wc=5.0%),易混淆的概念 重结晶：在固态下的相变结晶过程。 Fe3CI(一次渗碳体)：从液相中结晶出的先共晶渗碳体。 Fe3CII (二次渗碳体)：从奥氏体中析出的次生的渗碳体。 Fe3CIII(三次渗碳体)：从铁素体中析出的渗碳体。,4.4 含碳量对铁弹合金平衡组织和性能