机械工程材料及选用 第三章结晶与相图2.ppt

组成物相对量可两次利用杠杆定律求出，相组成物仍为铁素体和渗碳体。 6 亚共晶白口铸铁的平衡结晶 L→A+LC (1148℃)→AE+Ld (AE+Fe3C) →AS+Fe3CII+ Ld (AS+Fe3CII +Fe3C) (727℃)→P+Fe3CII+L’d (P+Fe3CII +Fe3C) 7 过共晶白口铸铁的平衡结晶 L→Fe3CI+LC (1148℃)→Fe3CI+Ld (AE+Fe3C) →Fe3CI+ Ld (AS+Fe3CII +Fe3C) (727℃)→Fe3CI+L’d (P+Fe3CII +Fe3C) 33 34 35 组织：合金在结晶的不同阶段（由于形成方式和机理不同）所形成的具有清晰轮廓和微观形貌特征的独立组成部分。 组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。合金的性能一般是由合金的成分和组织决定的。 组织组成物：F、Fe3C 、P、L’d 相组成物：组成组织的基本相 F、Fe3C、A 3.4.4 典型铁碳合金的平衡结晶 亚共析钢的平衡组织 共析钢的平衡组织 过共析钢的平衡组织 工业纯铁 亚共晶白口铸铁的平衡组织 共晶白口铸铁的平衡组织 过共晶白口铸铁的平衡组织 1 工程材料 第一章 金属材料力学性能 第二章 金属晶体结构与塑性变形 第三章 金属结晶及合金相图 第四章 钢的热处理 第五章 钢铁材料及其应用 第六章 有色金属及应用 第七章 非金属材料 第八章 材料选择基础 2 第三章 金属结晶及合金相图 第一节 纯金属的结晶 第二节 合金的相结构 第三节 二元合金相图及结晶 第四节 铁碳合金相图 3 第四节 铁碳合金相图 3.4.1 铁的同素异构转变 3.4.2 铁碳合金的基本相 3.4.3 Fe－Fe3C相图 3.4.4 典型铁碳合金的平衡结晶 3.4.5 铁碳合金成分、组织、性能间的关系 3.4.1 铁的同素异构转变 金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异构转变。 铁的同素异构转变： L ?-Fe (体心) ?-Fe (面心) ?-Fe (体心) 5 第四节 铁碳合金相图 3.4.1 铁的同素异构转变 3.4.2 铁碳合金的基本相 3.4.3 Fe－Fe3C相图 3.4.4 典型铁碳合金的平衡结晶 3.4.5 铁碳合金成分、组织、性能间的关系 6 3.4.2 铁碳合金的基本相 铁碳合金的基本相包括两种固溶体铁素体、奥氏体和一种金属化合物渗碳体。 铁素体：铁素体是碳在?-Fe中的间隙固溶体，以符号Ｆ或?表示。F为体心立方晶格，727℃时碳的溶解度最大（0.0218％）。770℃以下有铁磁性，770℃ 以上失去铁磁性。 铁素体的力学性能与纯铁相近：?b=180~280MPa, ?0.2 =100~170MPa, HB=50~80, δ=30~50%, ψ=70~80%， ak=160~200J/cm2。 7 3.4.2 铁碳合金的基本相 奥氏体：是碳在 ?-Fe中的间隙固溶体，为面心立方晶格，以符号A或? 表示。 1148℃时碳的溶解度最大，为2.11%，727℃ 时碳的溶解度为０.77%。 奥氏体强度、硬度比铁素体高，塑性、韧性也较好，HB=170~220，?=40~50%，易于锻压成型，无铁磁性。 8 3.4.2 铁碳合金的基本相 渗碳体：渗碳体是铁和碳形成的一种结构复杂间隙化合物，分子式是Fe3C，碳含量为6.69%。 渗碳体硬度很高950～1050HV，而塑性韧性几乎为零，脆性极大，只有被软基体包围时才表现出一定的塑性。230℃以下有弱铁磁性，230℃以上失去铁磁性。 9 3.4.2 铁碳合金的基本相 在钢和铸铁中，渗碳体随形成条件的不同有粗大片状、网状、薄片状、球状、棒状等形态。 渗碳体的形态数量及分布对钢铁的组织和性能起决定性的作用。 此外，由铁素体和渗碳体这两个基本相可组成珠光体、莱氏体等组织。 组织：合金在结晶的不同阶段由于形成方式和机理不同所形成的具有清晰轮廓和微观形貌特征的独立组成部分。 10 3.4.2 铁碳合金的基本相 珠光体：由铁素体F和渗碳体Fe3C组成的层片状的机械混合物，碳含量为0.77%, 用P表示。珠光体的力学性能与层片间距有关，综合了铁素体和渗碳体两方面的性能,有较好的强韧性配合。 莱氏体：铁素体F和渗碳体Fe3C组成的机械混合物，碳含量为4.3%，用Ld表示。莱氏体脆性大，应用价值低。生铁组织即为莱氏体。 铁素体 珠光体 莱氏体 12 第四节 铁碳合金相图