解析铁碳平衡相图.docVIP

鐵碳平衡圖 （The Iron-Carbon Diagrams）ㄧ、目的及要求 本章闡述了鐵碳合金的基本組織，鐵碳合金狀態圖，碳鋼的分類、編號和用途。要求牢固掌握鐵碳合金的基本組織(肥粒體、沃斯田體、雪明碳體、波來體、粒滴斑體)的定義、結構、形成條件和性能特點。牢固掌握簡化的鐵碳合金狀態圖；熟練分析不同成分的鐵碳合金的結晶過程；掌握鐵碳合金狀態圖各相區的組織及性能，以及鐵碳合金狀態圖的實際應用。掌握碳鋼中常存元素對碳鋼性能的影響；基本掌握碳鋼的分類、編號、性能和用途。 二、內容 鐵碳合金基本組織肥粒體、沃斯田體、雪明碳體、波來體和粒滴斑體的定義、表示符號、晶體結構、顯微組織特徵、形成條件及性能特點。鐵碳合金狀態圖的構成、狀態圖中特性點、線的含義。典型合金的結晶過程分析及其組織，室溫下不同區域的組織組成相。碳含量對鐵碳合金組織和性能的影響。鐵碳合金狀態圖的實際應用。錳、矽、硫、磷等常存雜質元素對鋼性能的影響。碳鐵的分類、編號、性能和用途。 三、 鐵碳合金狀態圖是金屬熱處理的。配合鐵碳合金平衡組織的金相觀察實驗，結合課堂授課，作重點分析鐵碳合金的基本組織及其室溫下不同成分鐵碳合金的組織特徵。練習繪製鐵碳合金狀態圖，對不同成分的合金結晶過程進行分析。 四、課程綱要 （一）鐵碳合金的構成元素及基本相 合金的構成元素1）金屬特性：具有不透明、金屬光澤良好的導熱和導電性並且其導電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質。金屬內部原子具有規律性排列的固體（即晶體）。 （2）合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質。 （3）相：合金中成份、結構、性能相同的組成部分，物理上均質且可區分的部分。 （4）固溶體：是一個（或幾個）組元的原子（化合物）溶入另一個組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。 （5）固溶強化：由於溶質原子進入溶劑晶格的間隙或結點，使晶格發生畸變，使固溶體硬度和強度升高，這種現象叫固溶強化現象。 （6）化合物：合金組元間發生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態結構。? （7）機械混合物：由兩種晶體結構而組成的合金組成物，雖然是兩面種晶體，卻是一種組成成分，具有獨立的機械性能。 （8）平衡：隨著時間的進行，系統沒有巨大的變化，謂之平衡。 （9）平衡相圖：顯示在不同壓力、溫度及成分時，會存在何種平衡穩定相的圖示。材料科學中最常見的相圖是溫度－成分圖。 （10）組織：金屬材料各個晶粒的成分、粗細、形狀、方向、相這些因素的組合，稱金屬的組織。 （11）晶粒：同一結構的物系，由於原子排列方向的不同，造成物系內包含許多各種方向的晶體，這些個別晶體稱之晶粒。晶粒與晶粒間區域稱之晶界（grain boundary）。 （12）平衡相圖可提供的資訊：含何種相及幾相共存？各項成分為何？各相含量比例為何？ （13）槓桿定律：若組成與溫度的交點落於兩相區，則此兩相含量的比例由槓桿定律求得。 2. 鐵碳合金的基本相(F)；(α-Fe) 組織:碳在α-Fe中的固溶體。 特性:呈體心立方晶格.固溶碳能力最小,最大為0.0218%;硬度和強度很低,HB=80-120,σb=250N/mm2;而塑性和韌性很好,δ=50%,ψ=70-80%.因此,含肥粒體多的鋼材(軟鋼)中用來做可壓、擠、沖板與耐衝擊震動的機件。,如?工業用純鐵,矽鋼片等。 （2）沃斯田體(Austensite)；(A)；(γ-Fe) 組織:碳在γ-Fe中的固溶體 特性:呈面心立方晶格.最高溶碳量為2.11%,在一般情況下,具有高的塑性,但強度和硬度低,約170-220HB, δ為40~50%，,在常溫時亦存在于不銹鋼、高鉻鋼和高錳鋼中,如沃斯田體不銹鋼等。 （3）雪明碳體(Cementite)；(C)；(Fe3C) 組織:鐵和碳的化合物(Fe3C)特性:呈複雜晶格結構的間隙化合物.含碳量為6.67%,硬度很高,相當於800HB,耐磨,但脆性很大,因此,雪明碳體不能單獨應用,而總是與肥粒體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小,所以在常溫下,鋼鐵組織內大部分的碳都是以雪明碳體或其它碳化物形式出現。Fe3C是一種介穩態相，在一定條件下會發生分解。 （4）波來體(P又分Pc , PM , Pf) 組織: 肥粒體片和雪明碳體片交替排列的層狀顯微組織,是肥粒體與雪明碳體之共析體)。特性:?是過冷沃斯田體進行共析反應的直接產物.其片層組織的粗細隨沃斯田體過冷程度不同,過冷程度越大,片層組織越細性質也不同.沃斯田體在約600℃分解成的組織稱為體(),在500-600℃分解轉變成用光學顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為細體(),它們的硬度較體和,而較雪明碳體低,其塑性較肥粒體和沃斯田