铁碳合金相图.ppt

任务三 铁碳合金相图 衡阳财经工业职业技术学院 机械工程系 教学目的与要求 掌握Fe-C合金的基本相、组织以及它们的性能特点。 掌握Fe-Fe3C相图特征点、线的含义及区域组织分析。 熟悉典型铁碳合金结晶过程及Fe- Fe3C相图的应用 知识点一、铁碳合金的组元与基本相 二、铁碳全合金的基本相及其性能 二、铁碳全合金的基本相及其性能 知识点二 Fe- Fe3C相图分析 1、主要特性点 2、主要特性线 3、相区 知识点三 典型合金的结晶过程及组织 一、共析钢的结晶过程分析 二、亚共析钢的结晶过程分析 三、过共析钢的结晶过程分析 四、共晶白口铸铁的结晶过程分析 五、亚共晶白口铸铁的结晶过程分析 六、过共晶白口铸铁的结晶过程分析 知识点四 Fe- Fe3C相图的应用 二、Fe- Fe3C相图在工业中的应用 2、在铸造生产上的应用 3、在锻压生产上的应用 4、在焊接生产上的应用 * * 一、纯铁的同素异构转变 图1-29 纯铁的冷却曲线及晶体结构变化 同一种元素在不同条件下 具有不同的晶体结构。当 温度等外界条件变化时， 晶格类型会发生转变， 称为同素异构转变 1、液相。铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称为 液相，用符号L表示。 2、铁素体。碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体， 用符号F表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，铁 素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低， 但具有良好的塑性、韧性。 3、奥氏体。 碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体， 用符号A表示。 4、渗碳体。 渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物， 它的分子式为Fe3C，渗碳体既是组元，又是基本相。 5、珠光体。 用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间 的机械机械混合物。 6、莱氏体 用符号Ld表示，奥氏体和渗碳体所组成的共晶体。 图1-30 Fe- Fe3C相图 简化的Fe- Fe3C相图 表1-4简化Fe- Fe3C相图中的特性点 室温下碳在α-Fe中的溶解度 0.0008 室温 Q 碳在α-Fe中的最大溶解度点 0.0218 727 P 共析点：发生共析转变A0.77%—→p(F0.0218%+Fe3C共析) 0.77 727 S 同素异构转变点 0 912 G 碳在γ-Fe中的最大溶解度点 2.11 1148 E 熔点：渗碳体的熔点 6.69 1227 D 共晶点：发生共晶转变L4.3—→Ld(A2.11%+Fe3C共晶) 4.3 1148 C 熔点：纯铁的熔点 0 1538 A 含义 ωc（%） 温度/℃ 特性点符号 （1）AC线 液体向奥氏体转变的开始线。即：L→A。 （2）CD线 液体向渗碳体转变的开始线。即：L→Fe3CⅠ。 ACD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。 （3）AE线 液体向奥氏体转变的终了线。 （4）ECF水平线 共晶线。 AECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。 （5）ES线 又称Acm线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线。即：L→Fe3CⅡ。 （6）GS线 又称A3线， （7）GP线 奥氏体向铁素体转变的终了线。 （8）PSK水平线 共析线（727℃），又称A1线。 （9）PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。 （1）单相区 简化的Fe- Fe3C相图中有F、A、L和Fe3C 四个单相区。 （2）两相区 简化的Fe- Fe3C相图中有五个两相区，即 L+A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C两相区、A+F两相 区和F+ Fe3C两相区。 每个两相区都与相应的两个单相区相邻；两条三相共存线， 即共晶线ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析线PSK，A、F 和Fe3C三相共存。 根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为： 1）工业纯铁 ωc＜0.0218%。 2）钢 0.0218%＜ωc＜2.11%，又可分为： 亚共析钢 0.0218%＜ωc＜0.77%； 共析钢 ωc=0.77%； 过共析钢 0.77%＜ωc＜2.11%。 3）白口铸铁 2.11%＜ωc＜6.69%，又可分为以下三种： 亚共晶白口铸铁 2.11%＜ωc＜4.3% 共晶白口铸铁 ωc=4.3% 过共晶白口铸铁 4.3%＜ωc＜6.69% 图1-32 典型铁碳合金结晶过程分析 图1-33 共析钢结晶过程示意图 图1-34 亚共析钢结晶过程示意图 图1-35为亚共析钢的 显微组织 图1-36 过共析钢结晶过