《机械工程材料_第四章_铁碳合金的结构及其相图课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程材料_第四章_铁碳合金的结构及其相图课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 铁碳合金的结构及其相图,铁碳合金相和组织组成,金属的多晶型性（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,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,1 纯铁及其同素异构转变,纯铁的同素异构转变,纯铁的成分及性能 纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%0.20% 性能及组织： b=180230MPa 0.2=100170MPa =30%50% =70%80% Ak=128160J HBS=5080,铁素体（F 或）：碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体 晶格结构：bcc 最大溶解度：0.02%（727）
2、性能组织： b=180230MPa 0.2=100170MPa HBS=5080 =30%50% =70%80% ak=160200J/cm 2 -铁素体：碳溶于-Fe中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,奥氏体（A 或）：碳溶于-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： b400MPa HBS=170220 =40%50% 高塑性、无磁,渗碳体（Fe3C）：Fe 与 C 所形成的金属化合物 晶格结构：复杂正交 性能：b30MPa HBS=800 0 0 硬而脆（耐磨性好） 亚稳定：
3、Fe3C 3Fe+C（石墨） 合金渗碳体： (Fe、Me)3C Fe3(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,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： b750MPa HBS=180 20%25% ak=3040J/cm 2 综合性能,莱氏体（ ） A与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%） 性能组织：硬而脆,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,A(),L,F(),Fe-Fe3C 亚稳平衡相图,T(),wC（%）,Fe,Fe3C,4+2个单相区 7个双相区,相区,6
4、.69%,3 铁碳合金相图分析,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,1495,A,L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,H：0.09% 1495,J：0.17% 1495,B：0.53% 1495,2.11%,4.3%,6.69%,0.77%,0.02%,0.0008%,包晶反应(0.09 0.53) 共晶反应(2.11 6.69) 共析反应(0.02 6.69),基本转变,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,1495,A,L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,1538,1227,912,2.11%,6.69%,0.02%
5、,0.0008%,1394,A Fe 熔点 D Fe3C 熔点 N 同素异构转变点 G 同素异构转变点 H c在 最大溶解度点 E c在 A 最大溶解度点 P c在 F 最大溶解度点 Q c在 F 中室温溶解度点,J 包晶点,C 共晶点,S 共析点,重要点,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,1495,A,L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,1,3,2,一次渗碳体 Fe3C,ABCD AHJECF CD,1148,HJB 包晶线,ECD 共晶线,PSK 共析线,重要线,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,1495,A,
6、L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,A3,Acm,GS（A3）,Fe3C和A两相平衡线 C 在 A 溶解度曲线,1148，AE = A2.11,AX+Fe3C,727,AS=A0.77,二次渗碳体 Fe3C,重要线,ES（Acm）,PSK（A1）,A1,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,1495,A,L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,A3,Acm,？ Fe3C、Fe3C、 Fe3C 有何异同,Fe3C和F两相平衡线 C 在 F 溶解度曲线,727，FP = F0.0218,FX+Fe3C,室温,FQ=F0.0008,三次渗碳体 Fe3C,PQ,重要线,
7、A1,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,1148,727,A,L,F,wC（%）,Fe,Fe3C,A3,Acm,A1,ECF,AX+Fe3C,A0.77+Fe3C,727,+Fe3C,重要线,2.11%,4.3%,6.69%,0.77%,0.02%,工业纯铁,共析钢,亚共析钢,过共析钢,亚共晶白口铁,过共晶白口铁,共晶白口铁,共析钢wc =0.77%,1,3,2,0,共析钢wc =0.77%,室温平衡组织:100% P（F和Fe3C）,组成相的质量分数为：,亚共析钢0.0218% wc 0.77%,1,3,2,0,4,0.20%C,组成相的质量分数为：,室温平衡组织:F+
8、P，其相对量为：,0.40%C,亚共析钢0.0218% wc 0.77%,1,3,2,0,过共析钢0.077% wc 2.11%,4,硝酸酒精侵蚀,苦味酸侵蚀,室温平衡组织:P+ Fe3C ，其相对量为：,过共析钢0.077% wc 2.11%,1,2,0,共晶白口铁wc=4.3%,共晶白口铁wc=4.3%,室温平衡组织:100%,1,3,0,亚共晶白口铁2.11% wc 4.3%,2,4,亚共晶白口铁2.11% wc 4.3%,室温平衡组织:P+ Fe3C+,1,3,0,2,4,过共晶白口铁4.3% wc 6.69%,过共晶白口铁4.3% wc 6.69%,室温平衡组织: + Fe3C,钢的
9、结晶过程,铁碳合金的结晶过程,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,A,L,F,Fe,Fe3C,铁碳合金平衡组织,含碳量对铁碳合金组织和性能的影响,结构用钢,工具用钢,切削性能,焊接性能,铸造性能,锻造性能,强度,塑性,硬度,韧性,钢的成分、组织与性能之间的关系,含碳量对钢的力学性能的影响,Wc(%) H （） ak Wc(%) 1.0 Wc(%) 1.0 ,铁碳相图的应用 在选材方面的应用 在铸造方面的应用 在锻轧方面的应用 在焊接方面的应用 在热处理方面的应用,A,B,C,D,F,E,N,G,P,S,K,Q,J,H,A,L,F,Fe,Fe3C,铁碳合金的性能与应用,本章作业 P5455 4、5（1）（5）、6、7、8 思考题 P5455 1、2、3、9,
