铁碳相图(有各特征点、线顺序演示画法).ppt

1、第3章 铁碳相图,1538,1394,912,-Fe,-Fe,-Fe,纯铁的同素异构转变,铁的同素异构转变, -Fe,-Fe,-Fe,1394,912,770,无磁性,有磁性,回顾复习：,常见三相等温水平线上的反应,L,L,第1节 铁碳合金相图,铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。,1 2 3 4 5 6,1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600,温度,c%,Fe,F

2、e3C,6.69,0,4.3,2.11,0.77,A,N,G,P,S,K,E,C,F,D,B(0.53),J (0.17),H,1148,727,L,A,F,L+,+A,L+A,L+Fe3C,A + Fe3C,F+A,F + Fe3C,Q,0.0218,Fe-Fe3C相图（要求默画）,一.组元及基本相 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite ),L -Fe -Fe -Fe,1394,912,1538,1、纯铁,2、渗碳体 铁与碳形成的间隙化合物， 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示，熔点1227 Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性很低，伸长

3、率接近于0.,3、铁素体（F或表示） 碳溶于Fe中的间隙固溶体。 金相显微镜下为多边形晶粒 铁素体中碳的溶解度很小，室温时小于0.0008%，727 时0.0218% 性能接近于纯铁，强度、硬度低，塑性好,4、奥氏体（A或表示） 碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。 金相显微镜下位规则多边形晶粒。 奥氏体体中碳的溶解度较大，727 时0.77%，1148 时2.11% 强度不高、塑性好，无磁性。钢材热加工都在 区进行. 碳钢室温组织中无奥氏体。,5、高温铁素体（用表示）,碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，只存在于1394-1538 ，1495 时碳的溶解度最大，0.09%。,6、液相,二、相图分析,

4、1、特征点,1 2 3 4 5 6,1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600,温度,c%,Fe,Fe3C,6.69,0,4.3,2.11,0.77,A,N,G,P,S,K,E,C,F,D,B(0.53),J (0.17),H,1148,727,L,A,F,L+,+A,L+A,L+Fe3C,A + Fe3C,F+A,F + Fe3C,Q,液相线ABCD固相线AHJECFD,五个单相区，七个两相区,两条重要水平线：ECF、PSK线,共晶转变线ECF：,Ld,LC,AE+ Fe3C,1148,奥氏体和渗碳体组成的机械混合物莱氏体, 为蜂窝状

5、, 以Fe3C为基， 性能硬而脆。塑性很差,L,A,P,AS,FP+ Fe3C,727,共析转变线PSK：（A1线）,珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的组织，呈指纹状。 较高强度和硬度，塑性较差,A,F,HJB：包晶反应 LB+H AJ,L,A,Acm,A3,三条重要的相界线,三、典型合金的平衡结晶过程,工业 纯铁,亚共 析钢,过共 析钢,亚共晶 白口铸铁,过共晶 白口铸铁,共析钢,共晶白口铸铁, ,工业纯铁的结晶过程,LL+A A A+ F F F+ Fe3C,合金的室温下组织为F+ Fe3C。,从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3C表示。 Fe3C以不连续网状或片状分布于晶界。其含量

6、相对较少，若不是对其作特别分析，可忽略不计,室温下Fe3C最大量为:, 共析钢的结晶过程,L L+A AP(F +Fe3C),共析渗碳体,1,2,3 3,4,A,L+A,F +Fe3C,室温组织为P.,珠光体是铁素体与渗碳体片层相间的组织，呈指纹状。,LL+ L+ A A F+A F+ P (F+Fe3C),F中析出Fe3C， 量少,忽略不计. 室温组织：FP, 亚共析钢的结晶过程,亚共析钢室温组织：FP， 随C增加，P含量增加。,室温下相的相对重量百分比：,室温下组织组成物的相对重量百分比为：,LL+A A A+Fe3C P+Fe3C 室温组织： PFe3C,(四) 过共析钢的结晶过程,过共

7、析钢室温组织为P+ Fe3C ，二次渗碳体呈网状分布在晶界上。, 共晶白口铁的结晶过程,Ld蜂窝状,Ld,难以分辨,L A+Fe3CA+Fe3C+Fe3C P+Fe3C,共晶白口铁室温组织为Ld (P+ Fe3C), 它保留了共晶转变产物的形态特征。, 亚共晶白口铁的结晶过程,L L + A A(初生) + Ld A+ Fe3C+ Ld P+Fe3C+Ld,亚共晶白口铁室温组织为P+Fe3C+Ld。, 过共晶白口铁的结晶过程 L L+Fe3C Ld+ Fe3C Ld+ Fe3C，,过共晶白口铸铁室温组织为Fe3C+Ld。,亚共析钢 F+P 共析钢 P 过共析钢 P+Fe3C,亚共晶白口铁 共晶

8、白口铁 过共晶白口铁 P+Fe3C+Ld Ld（P+ Fe3C） Ld+ Fe3C,组织中的渗碳体：,一次渗碳体Fe3C：粗大片状 共晶渗碳体Fe3C：基体 二次渗碳体Fe3C：网状 共析渗碳体Fe3C：层片状 三次渗碳体Fe3C ：薄片状,1 2 3 4 5 6,1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600,温度,c%,Fe,Fe3C,6.69,0,4.3,2.11,0.77,A,N,G,P,S,K,E,C,F,D,B,J,H,1148,727,F+P,P+Fe3C,P+Fe3C+Ld,Fe3C+Ld,A+Fe3C,A+Fe3C+Ld,

9、Fe3C+Ld,L+A,A,L,F+A,F,L+,+A,L+Fe3C,F+Fe3C,P,Ld,Ld,四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 含碳量对室温平衡组织的影响,含碳量增加，组织变化 F+Fe3CF+P P P+Fe3C P+Fe3C+Ld LdFe3C+Ld F在减少，Fe3C在增加,F和Fe3C形态在发生变化 Fe3C薄片状共析Fe3C层片状 Fe3C网状 共晶Fe3C连续基体 Fe3C粗大片状,相构成 决定组织 决定性能 决定用途,含碳量变化相的相对量变化、形态和分布变化组织变化性能变化,含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为,组织组成物 相对量/%,相组成物 相对量/%,P,

10、F,F,Fe3C,Fe3C,Ld,100,0,100,0,Fe3C,钢,白口铸铁,亚共晶白口铸铁,过共晶白口铸铁,亚共析钢,过共析钢,工业纯铁,共析钢,共晶白口铸铁,钢铁种类, 含碳量对力学性能的影响 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。,0.77%C时，组织为100% P, 钢的性能即P的性能。 0.9%C，Fe3C为晶界连续网状，强度下降, 但硬度仍上升。 2.11%C，组织中有以Fe3C为基的Le,硬度高脆性大，难以切削加工。, 含碳量对工艺性能的影响 切削性能: 中碳钢合适 可锻性能: 低碳钢好 焊接性能: 低碳钢好 铸造性能: 共晶合金好,五、铁碳合

11、金相图的应用,1、在选材上的应用,2.制定热加工工艺方面的应用,浇注温度在液相线以上50-100,始锻温度固相线以下100-200范围内,局限性,第4节 金属的凝固组织,一、铸锭宏观组织 铸锭(件)的宏观组织通常由三个区组成:表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。,柱状晶区,表面细晶区,中心等轴晶区,1、表层细晶区：浇注时，由于冷模壁产生很大的过冷度及非均匀形核作用，使表面形成一层很细的等轴晶粒区。,2、 柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热，使细晶区前沿液体的过冷度减小，晶核的形成速率不如成长率大，各晶粒成长较快。沿垂直于模壁方向散热较快，故晶粒沿这一方向长大，形成柱状晶区。,3、中心粗等轴晶区: 由于结晶潜热的不断放出，散热速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。, 缩孔：缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的。可通过合理设计浇注工艺加冒口等来进行控制。铸锭出现缩孔应切除. 孔隙分散的分布在枝晶间，则成为疏松。可通过压力铸造等方法消除,二、铸锭中的缺陷 铸造缺陷的类型较多，常见的有缩孔、气孔、疏松、偏析等，它们对性能是有害的.,缩孔形成示意图,疏松形成示意图,偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。 各部位结晶先