4铁碳合金相图.ppt

工程材料及其热处理-2 铁碳合金—其基本组元是铁和碳，故称铁碳合金。 碳除了溶入铁中形成固溶体，碳与铁还可形成一系列稳定的化合物（Fe3C、Fe2C、FeC）。 Fe3C是一个稳定的化合物，视为一个组元，所以铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图。 第一节 铁碳合金的相与基本组织 一、铁碳合金的相 1、铁素体 碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。符号：F 体心立方晶格 溶解能力：溶解度很小，在7270C时，碳在α-Fe中的最大溶碳量为0.0218%，随温度的降低逐渐减小。 性能：由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的性能与纯铁相似。有良好的塑性和韧性，强度和硬较低。 2、奥氏体： 碳溶解在γ－Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。 符号：A 面心立方晶格 溶碳能力：较强。在11480C时可溶C为2.11%，在7270C时，可溶C为0.77%。 性能：强度、硬度不高，具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温时所要求的组织。 3、渗碳体 Fe和C形成的间隙化合物。 具有固定的熔点1227℃，固定的化学成分，碳的质量分数ωc=6.69%， 分子式Fe3C。 Fe3C在铁碳合金中是一种独立的相。性能特点硬而脆， 相对固溶体，Fe3C属于强化相。渗碳体的数量、形态、分布对钢的性能影响很大。 说明：高温相：A室温相主要是：F、Fe3C 二、铁碳合金中的基本组织 1、珠光体 是铁素体和渗碳体的机械混合物，是一种双相组织。用符号“P”表示。 珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定塑性。 2、莱氏体（Ld）与变态莱氏体（Ld?） 莱氏体是铁碳合金缓慢冷却到1148℃时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶组织，用符号Ld表示。 莱氏体冷却到727℃时，奥氏体将转变为珠光体，所以室温下莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为变态莱氏体，用符号“Ld?”表示。 莱氏体中由于有大量渗碳体存在，其性能与渗碳体相似，即硬度高、塑性差。 3、单相的基本组织 在铁碳合金中,各个独立存在的相,也可以看成是单相的基本组织。例如：铁素体组织，渗碳体组织。 第二节 铁-渗碳体相图分析 本节重点讨论的是： Fe—Fe3C 简化状态图。如图4-5所示。 图4-5 简化后的Fe-Fe3C相图 一、上半部分图形——由液态变为固态的一次结晶 1、图中各点的分析 A点为纯铁的熔点，D点 为（6.69%）Fe3C的 熔点，E点为碳在A中的最大溶解度为2.11%，钢和铁就是以E点为分界点。 C点为共晶点，在C点产生共晶反应，其反应式： Lc Ld(AE+Fe3C) 共晶转变后所获得的A与Fe3C的机械混合物 称高温莱氏体，用符号Ld表示。 2、图中各线的分析 ACD线—液相相 AECF线—固相线 ECF线为共晶线，液相合金冷却到共晶线时，将发生共晶转变。 ES线为C在A中的溶解度曲线。最大溶解度是E点，随着温度下降，溶解度减小，直到S点为最小溶解度点。 3、相区 二、下半部分图形——固态下的结晶 1、图中各点的分析 G点为α—Fe与γ—Fe同素异构转变点，P点为在727℃碳在α—Fe中最大溶解度为0.0218%。Q点为室温下碳在α-Fe中溶解度。 S点为共析点， 在S点发生共析转变，其表达式为： As P（Fp+ Fe3C） 共析转变的产物为珠光体P，是F与Fe3C机械混合物。 2、图中各线的分析 GS线为A向F转变开始线。GP线为A向F转变终了线。PQ为固溶线，即碳在F中的溶解度曲线。 PSK线为共析线，奥氏体冷却到共析线时，将发生共析转变生成珠光体。 高温莱氏体冷却到727℃以下时，转变为： P+ Fe3C 称低温莱氏体，又称“变态莱氏体”(Ld′)。 3、相区 三、铁-渗碳体相图中各点、线含义的小结 根据上述分析结果，把铁-