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第四章 铁碳合金 简介:碳钢和铸铁都是铁碳合金,铁碳合金中的碳有两种形式:滲碳 体Fe3C和石墨.铁碳相图有两种形式:Fe- Fe3C 、Fe-石墨. 4.2 Fe- Fe3C相图分析 * 4.1铁碳合金的组元及基本相 一.纯铁 (一) 铁的同素异晶转变 熔点:1538oC. 三种同素异晶状态: ?-Fe(BCC), ?-Fe(FCC), ?-Fe(BCC). 1538oC-1394oC , ?-Fe 1394oC , ?-Fe ?-Fe A4转变 1394oC-912oC , ?-Fe . 912oC, ?-Fe ?-Fe A3转变 912oC以下, ?-Fe 770oC (居里点), ?-Fe 顺磁 铁磁 A2转变 (二)铁素体和奥氏体 铁素体:碳溶于?铁中的间隙固溶体,为BCC结构,表示:F或?. 奥氏体:碳溶于?铁中的间隙固溶体,为FCC结构,表示:A或?. (三)纯铁的性能与应用 塑性和韧性好,强度低. 二.滲碳体 铁和碳的间隙化合物Fe3C, 含碳量6.69%.表示Cm. 正交晶系. 硬度很高, 塑性和差. 一.相图中的点 线 区的意义 符号国际通用,不能随便改变. 液相线ABCD, 固相线AHJECF. 五个单相区: 液相区(L), 固相区(?),奥氏体区(A或?), 铁素体区(F或?),渗碳体区(Fe3C). 七个两相区: L+ ?, L+ ?, L+ Fe3C, ?+ ?, ?+ ?, ?+ Fe3C, ?+ Fe3C. 两条磁性转变线: MO(铁素体转变), 230oC (渗碳体转变). 三条水平线: HJB包晶转变线, ECF共晶转变线, PSK共析转变线. 二.包晶转变(HJB线) 1495oC, 液相(LB)+铁色体(?H) 奥氏体(?J) 三.共晶转变(ECF水平线) 1148oC, 液相(LC) 奥氏体(?E)+渗碳体区(Fe3C) 莱氏体:奥氏体+渗碳体区的混合物.塑性差. 四.共析转变(PSK水平线) 727oC, 奥氏体(?s) 铁素体(?p)+渗碳体(Fe3C) 珠光体:共析转变的产物. 用符号P表示. 共析温度:A1表示 珠光体中铁素体和渗碳体体的含量:WF=SK/PK W Fe3C=100%-WF 五.三条重要的特性曲线 (一) GS线(A3线) 冷却中,由奥氏体析出铁素体的开始线.或加热中,铁素体溶入奥氏体的终了线. (二) ES线(ACm) 碳在奥氏体中的溶解度曲线. 二次渗碳体. (三) PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线. 三次渗碳体. 4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 分类: (按有无共晶转变) 碳钢 (Wc2.11%) 铸铁 (Wc2.11%) 工业纯铁 (Wc0.0218%) 七种类型: (根据组织, 按含碳量分类) 工业纯铁 (Wc0.0218%) 共析钢 (Wc=0.77%) 亚共析钢 (Wc=0.0218-0.77%) 过共析钢 (Wc=0.77-2.11%) 共晶白口铁(Wc=4.3%) 亚共晶白口铁(Wc=2.11-4.3%) 过共晶白口铁(Wc= 4.3-6.69%) 各种类型合金平衡结晶过程冷却曲线 一. Wc=0.01%的工业纯铁 L---L+?---? ---- ? +?(奥氏体)--- ? --- ? +? (铁素体) --- ?--- ?+Fe3CIII(三次渗碳体区) 二.共析钢 L---L+?(奥氏体)--- ? --- ------ ------?(铁素体)+Fe3C(共析渗碳体)– ?+Fe3C+Fe3CIII(三次渗碳体区) 省略Fe3CIII, 最终组织: ?+Fe3C (既: P (珠光体)) 共析反应 共析反应: 727oC, ?0.77--------?0.0218+ Fe3C (P珠光体) W ?0.0218 =(6.69-0.77)/(6.69-0.218)=88% W Fe3C =1-88%=12% P (珠光体): 铁素体(?)+渗碳体(Fe3C) 三.亚共析钢(Wc=0.40%) L---L+?--- ---- ------L +?(奥氏体)--- ? --- ? +? (铁素体) -------------- ?+P(珠