《材料科学基础》课件之第五章----0503材料相结构和相图

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1、5.3铁碳合金相图和平衡条件相变复杂二元相图的分析原则和方法是否存在稳定化合物，如有，则以这些化合物为界，把相图分成几个区域进行分析；根据相区接触法则，区别各相区；找出三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型；应用相图分析具体合金随温度改变而发生的相转变和组织变化规律：在单相区，该相的成分与原合金相同；在两相，不同温度下两相成分分别沿其相界线而变。根据研究的温度，画出连结线，其两端分别与两条相界相交，由此根据杠杆法则可求出两相的相对量。三相共存时，三个相的成分是固定的，可用杠杆法则求出恒温转变前、后组成相的相对量。1相图只给出体系在平衡条件

2、下存在的相和相对量，并不能表示出相的形状、大小和分布；实际生产条件下合金和陶瓷很少能达到平衡状态，因此要特别重视它们在非平衡条件下可能出现的相和组织。尤其是陶瓷，其熔体的粘度较合金大，组元的扩散比合金慢，极易形成非晶体或亚稳相。相图的建立由于某种原因而可能存在误差和错误，则可用相律来判断。2一、铁碳合金：以铁和碳为基本组元的合金。Fe—Fe3C相图中的组元铁（具有同素异构转变）1538℃L→δ-Fe(体心立方)1394℃→γ-Fe(面心立方)912℃→α-F(体心立方)力学性能：强度低、硬度低、韧性、塑性好。3Fe—Fe3C相图中的相铁素

3、体（α、F）：碳溶于体心立方的α-Fe中形成的固溶体（碳最大溶解度：0.02%）。性能：强度低、塑性好，770℃以下呈铁磁性。高温铁素体（δ）：碳溶于体心立方的δ-Fe中形成的固溶体。奥氏体（γ、A）：碳溶于面心立方的γ-Fe中形成的固溶体（碳最大溶解度：2.1%）。性能：强度低、塑性很好，顺磁性。渗碳体4相图中重要的点：A：纯铁熔点：1538℃C：共晶点：1148℃；含碳量4.3%CE：碳在γ-Fe中最大溶解度：2.1%CG：γ-Fe与α-Fe相互转变温度：912℃P：碳在α-Fe中最大溶解度：0.02%(温度：727℃)S：共析点：含

4、碳量0.77%C，(温度：727℃)5重要的线ABCD线：液相线AHJECF线：固相线ECF线(共晶线):1148℃Lc→Ld(AE+Fe3C)莱氏体(Ld)：共晶反应所生成的奥氏体与渗碳体的机械混合物。6PSK线(共析线、A1):727℃As→P(Fp+Fe3C)珠光体（P）共析反应生成的铁素体与渗碳体的机械混合物。ES线(Acm)：碳在奥氏体中的溶解度线。PQ线：碳在铁素体中溶解度线。GS线(A3)：奥氏体与铁素体的转变线。关于一次、二次和三次渗碳体7二、铁碳合金在平衡态下的冷却相变铁碳合金的分类铁碳合金工业纯铁C＜0.0218%钢0

5、.02%≤C＜2.11%铸铁2.11%≤C＜6.69%亚共析钢0.77%＜C＜0.0218%共析钢C=0.77%过共析钢0.77%＜C＜2.11%过共晶白口铸铁C＞4.3%共晶白口铸铁C=4.3%亚共晶白口铸铁2.11%＜C＜4.3%81．工业纯铁（C%≤0.0218%）9相组成物：F+Fe3C组织组成物：F和Fe3CIIIFe3C以网格状沿F晶界析出102．共析钢C%=0.77%L→L+γ→γ→P(αP+Fe3C)→(α+Fe3C)相组成物：F和Fe3CF%=＝88％Fe3C%=＝12％组织组成物：P11共析钢（T8）平衡组织F和Fe3

6、C层片相间123．亚共析钢0.0218%

7、Ld’(P+Fe3C+Fe3CⅡ)相组成物：F，Fe3C组织组成物：Ld'16白色基体是共晶渗碳体黑色颗粒是由共晶奥氏体转变而来的珠光体250×17L→L+γ→Ld+γE→Ld+γ+Fe3CⅡ→Ld’+P+Fe3CⅡ组织组成物：P，Ld’，Fe3CII6．亚共晶白口铸铁，2.11%

8、其性能的影响231.含碳量—相的相对量C%↑→F%↓,Fe3C%↑2．含碳量—组织FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Ld’Ld’Ld’+Fe3CFe3C3．含碳量——性能HB：C%↑