6讲铁碳合金相图(2).ppt

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1、第七章铁碳合金相图1、铁碳合金：是由碳和铁两种元素为主组成的合金。应用广泛的碳钢、铸铁等金属材料均属铁碳合金。不同成分的铁碳合金在不同温度下有不同的组织结构，因而表现出不同的性能。为了合理应用铁碳合金，应了解铁碳合金成分、组织和性能之间的关系，应研究反映其关系和变化规律的铁碳合金相图。2、Fe—Fe3C相图：铁碳合金中的碳，可以溶入铁的晶格而形成固溶体，也可以与铁形成Fe3C、Fe2C和FeC等一系列金属化合物。由于碳含量高的Fe2C和FeC脆性很大，无实用价值，因此一般只研究碳含量wc<6．69％的

2、铁碳合金，即仅研究Fe—Fe3C这一部分铁碳合金，所以通常说的铁碳合金相图，实际上是Fe—Fe3C这一部分相图。1一、铁碳合金组元和相1、纯铁纯铁的冷却产生同素异晶转变，由于面心立方晶格γ-Fe中铁原子的排列比α-Fe紧密，故由γ-Fe转变为α-Fe时，金属的体积将发生膨胀。反之，由α-Fe转变为γ-Fe时，金属的体积要收缩。这种体积变化使金属内部产生的内应力称为组织应力。α-Fe常温下是铁磁性物质，770℃发生转变，磁性消失，无晶格类型的变化。纯铁同素异晶转变22、铁素体：它是碳溶解于α-Fe中形成

3、的间隙固溶体,呈体心立方晶格,通常以符号F表示。α-Fe的溶碳能力极小，室温时溶碳量仅为0.0008%，600℃时溶碳量仅为0.006%，727℃时最大溶碳量仅0.0218%。铁素体因溶碳极少，固溶强化作用甚微，故力学性能与纯铁相近。其特征是强度、硬度，塑性、韧性好，如σb≈250Mpa、δ=45%~50%、80HBS。铁素体在显微镜下为明亮的多边形晶粒，但晶界曲折。33、奥氏体碳溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，呈面心立方晶格，用A表示。γ-Fe的溶碳能力较α-Fe高许多。在1148℃时，最

4、大溶碳量为2.11%；温度降低时，溶碳能力也随之下降，到727℃时，溶碳量为0.77%。由于γ-Fe仅存在于高温，因此，稳定的奥氏体通常存在727℃以上，故在铁碳合金中奥氏体属于高温组织。奥氏体的力学性能与其溶碳量有关。一般来说，其强度、硬度不高；但塑性优良（δ=40%~50%）。在钢的轧制或锻造时，为使钢易于进行塑性变形，通常将钢加热到高温，使之呈奥氏体状态。在显微镜下，奥氏体也是呈多边形晶粒，但晶界较铁素体平直，并存有双晶带。44、渗碳体(Fe3C)渗碳体是铁和碳形成的具有复杂晶格的金属化合物，用

5、Fe3C表示。渗碳体的碳含量wc=6．69％。硬度高（800HBW）而塑性、韧性极低，熔点为1227℃，是铁碳合金中性能硬脆的重要强化相。能以片状、球状和网状等不同大小形态，不同数量和分布状况存在于铁碳合金组织中，对铁碳合金性能有重大影响。渗碳体是亚稳定金属化合物，在一定条件下可分解为铁和石墨（c），是铸铁石墨化的重要机理。55、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，用符号P或（F+Fe3C）表示。珠光体的含碳量为0.77%。由于渗碳体在混合物中起强化作用，因此，珠光体有着良好的力学性能，

6、如其抗拉强度高σb≈750Mpa）、硬度较高（180HBS）且仍有一定的塑性和韧性δ=20%~25%、ak=30~40J/cm2珠光体在显微镜下呈层片状。其中白色基体为铁素体，黑色层片为渗碳体。66、石墨碳在固态下有晶态、非晶态两种存在形式，晶态又以石墨、金刚石两种存在形式为主。在铁碳合金中以石墨形态存在时，石墨具有成层状的六方晶格，六方层中的点阵常数为0．142mm，而层间距为0．340mm。碳原子在六方层中彼此间以很强的共价键结合在一起，层与层之间结合较弱，因此石墨很容易沿六方层发生滑移。石墨的硬

7、度很低，只有3—5HBS，而塑性几乎为零。77、莱氏体（1）高温莱氏体：727℃以上奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，用符号Ld或（A+Fe3C）表示。（2）低温莱氏体727℃以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+Fe3C），称低温莱氏体（变质莱氏体），用符号Ld＇表示。莱氏体的含碳量为4.3%。由于莱氏体中含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，即极为硬脆。Ld’（P+Fe3C）Ld（A+Fe3C）Ld`（P+Fe3C）8二、铁碳合金相图（Fe-Fe3C状态图）铁碳合金相图是表示不同

8、成分的铁碳合金在缓慢加热、冷却条件下，不同温度时的组织状态的图形，又称铁碳合金状态图或铁碳合金平衡图，铁碳合金相图是制订热加工工艺和选材的重要依据，也是钢铁热处理的主要理论基础。铁碳合金状态图是以温度为纵坐标，合金成分（含碳量）为横坐标的图形。横坐标仅标出了含碳量小于6.69%部分。由于Fe3C的含碳量为6.69%，是个亚稳定的化合物，故可作为合金的一个组元，因此，这个状态图实际上是Fe-Fe3C状态图。它是研究不同含碳量的钢和铸铁在不同温度下组织变化规