第4章铁碳合金.ppt

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1、金属学及热处理沈阳理工大学应用技术学院第4章铁碳合金§4.1铁碳合金的组元及基本相§4.2Fe-Fe3C相图分析§4.3典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织§4.4铁碳合金组织成分、组织和性能的关系§4.5Fe-Fe3C相图应用§4.6应用Fe-Fe3C相图应注意的问题基本要求:掌握铁碳合金基本相，铁-渗碳体相图中的点、线、区及其意义,共晶转变、共析转变。重点：铁-渗碳体相图中的点、线、区及其意义。难点：共晶转变、共析转变。课堂设计WHY为什么要学习铁碳合金？提出问题HOW怎么学习铁碳合金？解决问题WHAT什么是铁碳合金？WHAT什么是铁碳合金？铁碳合金是铁和碳组成的合金.工程中使用最

2、为广泛的金属材料是碳钢与铸铁;不同成分的碳钢和铸铁，组织和性能也不相同。WHY为什么要学习铁碳合金？HOW如何学习？掌握铁碳相图在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺时，都需要应用。掌握铁碳合金的组元及基本相掌握铁碳合金组织成分、组织和性能的关系§4.1铁碳合金的组元1、纯铁2、渗碳体2)铁的同素异构转变纯铁由液态结晶为固态后，继续冷却到1394℃及912℃时，先后发生两次晶格类型的转变。金属在固态下发生的晶格类型的转变称为同素异晶转变。1、纯铁1)铁的基本状况纯铁的冷却曲线及晶体结构变化(书)温度低于912℃的铁为体心立方晶格，称为α-Fe；温度在912-1394℃间的铁

3、为面心立方晶格，称为γ-Fe；温度在1394-1538℃间的铁为体心立方晶格，称为δ-Fe。铁的多晶型转变具有重用意义！是合金化与热处理的基础铁的居里点是770℃：α-Fe发生磁性的转变，又顺磁性向铁磁性转变与铁磁性不同的是在顺磁性物质中外部磁场消失后物质内的磁场立刻就由于热运动消失了3)纯铁的性能及应用工业纯铁的机械性能特点是强度、硬度低，塑性好：拉伸强度σb：180-280N/mm2屈服强度σ0.2：100-170N/mm2延伸率δ：30-50%断面收缩率ψ：70-80%冲击值：160-200J/cm2布氏硬度：50-80HBW工业纯铁很少用做结构材料。主要用于要求软磁性的场合

4、。2、渗碳体渗碳体是铁与碳形成的具有复杂结构的间隙化合物，分子式为Fe3C；含碳6.69wt%，性能:它的硬度很高，脆性大，塑性和韧性几乎为零。拉伸强度σb：30N/mm2延伸率δ：0%断面收缩率ψ：0%冲击值：0布氏硬度：800HBW3、基本相---铁素体与奥氏体碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体;常用符号F或α表示，其最大溶解度为0.0218wt%C，发生于727℃，碳多存在于体心立方α结构的八面体空隙。铁素体与α-Fe在居里点770℃以下均具有铁磁性。碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体;常用符号A或γ表示，其最大溶解度为2.11wt%C，发生于1148℃。奥氏体与

5、γ-Fe均具有顺磁性。***提出问题？体心立方晶格的致密度小于面心立方晶格，为什么铁素体的溶碳能力却远远小于奥氏体？？§4.2Fe-Fe3C相图分析相图中各特性点的温度、碳含量及其含义见下表：图中ABCD为液相线，AHJECF为固相线。整个相图主要由包晶、共晶和共析三个恒温转变所组成：(1)在HJB水平线（1495℃）发生包晶转变：转变产物是γ。此转变仅发生在含碳0.09-0.53%的铁碳合金中。(2)在ECF水平线（1148℃）发生共晶转变：转变产物是γ和Fe3C的机械混合物，称为莱氏体（ledeburite），用符号Ld表示。含碳2.11-6.69%的铁碳合金都发生此转变。转变

6、产物是α和Fe3C的机械混合物，称为珠光体（pearlite），用符号P表示。所有含碳量超过0.0218%的铁碳合金都发生这个转变。共析转变温度通常称为A1温度。(3)在PSK水平线（727℃）发生共析转变：Fe-Fe3C相图中还有三条重要的固态转变线：(1)GS线：γ中开始析出α或α全部溶入γ的转变线，常称此温度为A3温度。(2)ES线：碳在γ中的溶解度线。常称此温度为Acm温度。低于此温度时，γ中将析出Fe3C，称为二次渗碳体Fe3CII，以区别于从液体中经CD线结晶出的一次渗碳体Fe3CI。(3)PQ线：碳在α中的溶解度线。α从727℃冷却下来时，也将析出Fe3C，称为三次渗

7、碳体Fe3CIII。1.铁碳合金的基本相有哪些？各用什么符号表示？2.绘出Fe-Fe3C相图，并叙述各特性点、线的名称及含义。§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织基本要求:掌握铁碳合金的平衡结晶过程及组织。重点：铁碳合金的平衡结晶过程及组织。难点：运用杠杆定律计算相组成与组织组成的相对量。通常按有无共晶转变来区分碳钢和铸铁，即含碳量小于2.11%为碳钢，大于2.11%为铸铁，按Fe-Fe3C系结晶的铸铁，称为白口铸铁。根据组织特征，可参照Fe-Fe3C相图将铁碳合金