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1、第二章 工业用钢铁碳合金相图第三章 铁碳合金相图 纯铁的同素异晶转变 Fe C 相图的基础知识。 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。 Fe - Fe3C 相图的建立与分析。 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。 Fe - Fe3C 相图的应用。第一节 Fe - C相图的基础知识2.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.稳定的化合物可以作为一个独立的组元。4.Fe C 二元相图。1.纯铁的同素异晶转变1.纯铁的的同素异晶转变1394 C912 C体心立方面心立方密排六方 - Fe - Fe - Fe纯铁的冷却曲线13941534100060080
2、01200温度时间1600 1500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe2.Fe- C相图Fe3C Fe2CFeC温度FeC (6.69%C)第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能 一.组元* 铁 ( ferrite )* 渗碳体 ( Cementite )二.基本组织1.铁素体 ( F ) 碳溶于Fe中的间隙固溶 体。 2.奥氏体 ( A )碳溶于-Fe中形成 的间间隙固溶体。奥氏体组织金相图3. 渗碳体 ( Fe3C )铁与碳形成的金属化合物。 渗碳体组织金相图4.珠光体 ( P )铁素体和渗碳体组成的机械混合物。5.莱氏体
3、 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。第 三 节 Fe - Fe3C 相图的建立与分析一.Fe - Fe3C 相图的建立v共晶反应相图v共析反应相图Fe - Fe3C 相图FeTFe3CFe - Fe3C 相图ACDEF GS PQ1148727LAL+A L+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C T( A+Fe3C ) LdLd+Fe3C A+Ld+Fe3C FA+FA+Fe3C( F+ Fe3C ) P P+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共析相图匀晶相图( P+Fe3C )Fe - Fe3C 相图AC
4、DEF GS PQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C TLdLd+Fe3C A+Ld+Fe3C FA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3C P+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C )Fe - Fe3C 相图二. Fe - Fe3C 相图的分析 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反 应式。 二个重要温度: 1148 、727 。1.包晶转变反应式:LB + H AJ149
5、53.共析转变反应式:AS ( FP + Fe3C ) P 7272.共晶转变反应式:LC ( AE + Fe3C ) Le 1148三.典型铁碳合金的结晶过程分析 工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )1.工业纯铁 ( Wc 0
6、.0218% )2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )共析钢组织金相图3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )亚共析钢组织金相图4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )过共析钢组织金相图5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )共晶白口铁组织金相图6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )亚共晶白口铁组织金相图7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )过共晶白口铁组织金相图组织组成物:F ; Fe3CF ; P0.77-0.45 F = 100%=43%0.77-0.020.45-0.02 P = 100% = 57%0.77-0.02 相组成物:6.69-0.45 F = 100%
7、 = 94%6.69-0.02P = 1 WF = 57%Fe3C = 1 - WF = 6%0.020.450.776.69第四节 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响 碳的质量分数对平衡组织的影响。 碳的质量分数对力学性能的影响。 碳的质量分数对工艺性能的影响。一.碳的质量分数对平衡组织的影响二.碳的质量分数对力学性能的影响三.碳的质量分数对工艺性能的影响 对铸造性能的影响。 对锻造性能的影响。 对焊接性能的影响。 对切削加工性能的影响。第五节 Fe - Fe3C 相图的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用一.选择材料方面的应用1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、 组
8、织、性能之间的变化规律进行选择材料。2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化 规律 , 确定选定材料的工作范围。二.制定热加工工艺方面的应用钢铁的冶炼高炉 炼铁铸铁锭生产铸铁件炼钢生铁转炉 平炉 电炉生产钢件转炉炼钢平炉炼钢电弧炉炼钢1.炼铁的冶金反应特点:还原反应Fe2O3Fe3O4FeOFeCO气体高温2.炼钢的冶金反应特点:氧化反应炼钢生铁钢氧化反应2.沸腾钢 ( boiling steel ) 钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,Wo = 0.03%0.07%, 成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀, 冲击 韧 性差, 常用于要求不高的零件。1.镇静钢 ( killed steel ) 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。3.半镇静钢 ( balanced steel ) 半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用 锰铁和硅铁进 行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢,一般 不适于做重要零件。
