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1、第三章第三章 铁碳合金相图铁碳合金相图 了解铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系；熟悉铁碳合金相图的应用；掌握含碳量对钢性能的影响。第三章第三章第三章第三章 铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图目目 录录第一节第一节 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织第二节第二节 FeFeFeFe3 3C C相图相图一、FeFe3C相图分析二、铁碳合金分类及平衡组织三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系第三节第三节 FeFeFeFe3 3C C相图的应用相图的应用一、在选材方面的应用二、在制订热加工工艺方面的应用复习思考题复习思考题第三章第三章第三章第三章 铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图铁
2、碳合金相图第一节第一节第一节第一节 铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成1.铁素体(F) 纯铁在912以下是具有体心立方晶格的-Fe，碳溶于-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。 如图3-1所示，铁素体的显微组织为明亮的多边形晶粒，晶界处易于腐蚀，呈不规则的黑色线条。 图3-1铁素体显微组织2.奥氏体(A)第一节第一节第一节第一节 铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成铁碳合金的基本组成 碳溶于-Fe形成的间隙固溶体，用符号A表示，铁碳合金中的奥氏体是一种高温组织，冷却至一定温度时将发生组织转变。奥氏体的性能决定于溶碳量和晶粒大小。3
3、.渗碳体(Fe3C) 铁和碳的金属化合物，具有复杂的晶体结构，用化学式Fe3C表示。渗碳体中碳的质量分数w(C)=6.69%，熔点为1 227。4.珠光体(P)由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。5.莱氏体(Ld)由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，用符号Ld表示。第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图图3-3 简化后的Fe-Fe3C相图 相图是表示合金系中不同成分的合金在不同温度下所具有的相，以及这些相之间的平衡关系的图形。铁碳合金相图是研究铁碳合金成分、温度、相(或组织)之间关系的图形。一、一、Fe-FeFe-Fe3
4、 3C C相图分析相图分析第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图1. Fe-Fe3C相图的特性点Fe-Fe3C相图中各点的符号为约定通用的，不能随意变更表3-1 Fe-Fe3C相图中特性点的温度、成分及含义2. Fe-Fe3C相图的特性线第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图表3-2 Fe-Fe3C相图特性线及含义第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图表3-2 Fe-Fe3C相图特性线及含义（续）3. F
5、e-Fe3C相图的相区第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图两相区两相区单相区单相区液相区L奥氏体相区A铁素体相区FF+A两相区L+A两相区L+Fe3C两相区A+Fe3C两相区F+Fe3C两相区共析线PSK线是F、A、Fe3C三相共存线共晶线ECF线是L、A、Fe3C三相共存线图3-3 简化后的Fe-Fe3C相图二、铁碳合金分类及平衡组织二、铁碳合金分类及平衡组织1.铁碳合金的分类第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图表3-3 铁碳合金的分类和室温平衡组织2.典型铁碳
6、合金的结晶及平衡组织第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图(1)工业纯铁 工业纯铁中碳的质量 分数小于0.021 8%， 室温组织为铁素体。(3)白口铸铁 在液态下结晶时，全部或部分液相会发生共晶变， 获得全部或部分莱氏体组织。三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系 合金的成分决定了组织，而组织又决定了合金的性能。 室温组织随含碳量的增加，铁素体的相对量减少，而渗碳体的相对量增加，从而使钢的强度、硬度增加，塑性、韧性下降。(2)钢1)共析钢2)亚共析钢3)过共析钢图3-9 碳的质量分数对退火状
7、态钢力学性能的影响第二节第二节第二节第二节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图相图相图相图第三节第三节第三节第三节 FeFeFeFeFeFeFeFe3 3 3 3C C C C相图的应用相图的应用相图的应用相图的应用一、在选材方面的应用一、在选材方面的应用 Fe-Fe3C相图揭示了铁碳合金的组织随成分变化的规律，由组织可以判断出钢铁材料的力学性能，以便合理选用钢铁材料。二、在制订热加工工艺方面的应用二、在制订热加工工艺方面的应用1.在铸造方面的应用 共晶成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造性能。2.在压力加工方面的应用钢在高温时处于奥氏体状态，有利于进行塑性变形。3.在热处理方面的应用1.铁碳合金的基本组织有哪几种?分别说明它们的性能特征。2.Fe-Fe3C相图中各特性点、特性线有何意义?3.珠光体是如何得到的?4.钢与白口铸铁的组织和性能有何本质的区别?5.为什么钢可以锻造，而铸铁则不能锻造?6.铁碳合金在常温下的基本组成相为哪两个?7.为什么不同成分的铁碳合金性能不同?8.快速冷却时能用Fe-Fe3C相图判断组织转变吗?9.试述铁碳合金中含碳量变化对力学性能的影响。10.铸铁的化学成分选择在什么范围为宜?为什么?11.锻造温度选择在什么范围为宜?为什么?12.确定热处理的加热温度的依据是什么?
