工程材料-铁碳合金的结晶ppt课件.ppt

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1、铁碳合金的结晶三、铁碳合金的结晶铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢。含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。Fe1234566.69C%140012001000800600400200温度/℃CEFDBAJNSGPKQγ＋δγL＋δδL＋γγ＋αL＋Fe3Cγ＋Fe3Cα＋Fe3CαHFe-Fe3C相图铁碳合金相图是研究平衡条件下铁碳合金的成分、温度和组成相之间的关系及其变化规律的图形。铁碳相图需要掌握知识点相图中重要的点、线和相区。相图中的重要转变及产物。分析典型成分铁碳合金的结晶过程，分析室温下得到的相

2、和组织组成物。会用杠杆定律计算室温下相和组织组成物的质量分数。铁碳合金的成分－组织－性能关系及其应用。金属的多晶型（同素异构现象）多晶型转变（同素异构转变）纯铁的同素异构转变1394℃912℃δ-Feγ-Feα-Febccfccbcc符合形核、长大的结晶规律固态金属在不同的温度和压力范围内，具有二种或二种以上晶格结构的现象转变过程恒温、可逆纯铁的同素异构转变工业纯铁中常含有<0.0218%的碳及其它杂质。§1纯铁及其同素异构转变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

3、脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→1.铁碳合金的组元⒈组元：Fe、Fe3C⒉铁碳合金的相(1)液相L(2)δ相：高温铁素体，在1394℃以上存在§2铁碳合金的相和组织组成铁素体（F或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构：bcc最大溶解度：0.0218%（727℃），室温下仅为0.0008%。性能组织：σb=180～230MPaσ0.2=100～170MPaHBS=50～80δ=30%～50%ψ=70%～80%ak=160～200J/cm2δ-铁素体（δ）：碳溶于δ-Fe中

4、所形成的间隙固溶体最大溶解度：0.09%（1495℃）§2铁碳合金的相和组织组成铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。奥氏体（A或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构：fcc最大溶解度：2.11%（1148℃）（高温组织）性能组织：σb≈400MPaHBS=170～220δ=40%～50%组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。高塑性、强度低、无磁，钢材热加工都在区进行。碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体渗碳体（Fe3C,Cm）：Fe与C所形成的金属化合物,含碳6.69%晶格结构：复杂正交性能：σb≈35MPaHBS=800δ≈0ψ≈0硬度高,强度

5、低,脆性大,塑性几乎为零亚稳定：Fe3C3Fe+C（石墨）合金渗碳体：(Fe、Me)3CFe3(C、N)或Fe3(C、B)石墨碳晶格结构：简单六方性能:加工性能机械性能高温由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。Fe3C相根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态。铸铁中的石墨钢中的渗碳体珠光体（P）F与Fe3C所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%）性能组织：σb≈750MPaHBS=180δ≈20%～25%ak=30～40J/cm2综合性能莱氏体（）高温莱氏体：A与Fe3C所形成的机械混合物（平均

6、含碳量：4.3%）低温莱氏体：Ｐ与Fe3C所形成的机械混合物性能组织：为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。Fe-Fe3C相图分析FeT°Fe3CCDEF1148℃727℃LL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C6.69%C(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡA+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相图(P+Fe3C)GSPQAFA+F(F+Fe3C)PP+FP+Fe3CⅡ共析相图0.77%C0.0218%CANBHJ包晶相图§3相图中重要的点和线⒈特征点⇄⇄⇄⇄⇄6.69⒉特征线⑴液相线—ABCD，固相线

7、—AHJECFD⑵三条水平线：HJB：包晶线LB+δH⇄JECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体(Ld,Le)。PSK：共析线S⇄FP+Fe3C共析转变的产物是与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。PSK线又称A1线。⑶其它相线GS,GP—⇄固溶体转变线,GS又称A3线。HN,JN—δ⇄固溶体转变线。ES—碳在-Fe中的固溶线，又称Acm线。PQ—碳在-Fe中的固溶线。⑶

8、三个三相区：HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PS