铁碳合金相图(二).docVIP

理论课教案 课 题 铁碳合金状态图（二） 课 程 机械加工基础 授课教师 专 业 课 型 新授 教案序号 授课时间 教学方法 教学 目标 1、掌握合金相图的概念及合金相图的建立。 2、掌握铁碳合金相图，简化图各区域组织符号及名称。 3、熟悉掌握铁碳合金的分类。 教学重点难点 及解决办法 分析铁碳合金相图 作业 布置 习题 教 学 后 记 学生听课 情况 学生掌握 情况 存在的问题 审查签字 年 月 日 教学过程 教师活动 教 学 内 容 学生活动 利用多媒体认识铁碳合金相图 引导学生利用相图对铁碳合金分类 利用相图的性能 一、新课导入 在一个合金系当中，合金的构造随成份的不同而发生变化，例如：溶质分子少时，可以式单项固熔体，溶质多时，（超过溶解度时）则出现混合物，；另一方面，同一成份的合金，其内部构造也随温度的变化而发生变化。 为了掌握合金的成份、组织与性能的关系，必须了解合金的结晶过程，了解合金中组织及成份变化的规律 二、新课讲授 1、铁碳合金相图 铁碳合金相图——表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。 它是研究铁碳合金的成分、温度和组织结构之间关系的图形。 在铁碳合金中，铁和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C 、Fe2C 、FeC 等。 实际生产中，含碳量一般不超过5%。 简化后的Fe－Fe3C相图 横坐标——含碳量的百分数 纵坐标——温度 （1）相图的结构 两平：ECF线、 PSK线。 三垂: 0.77% 、 2.11% 、 4.3% 的垂线。 五弧：AD、CD、AE、GS、ES 九星：A、C、D、G、S、E、P、F、K 特性点 十二面 （2）Fe-Fe3C相图中点、线、面的含义 点 A：1538℃ 0% 纯铁的熔点 D：1227℃ 6.69% 渗碳体的熔点 G：912℃ 0% 纯铁同素异构转变的温（α-Fe γ-Fe） E：1148℃ 2.11% 碳在γ-Fe的最大溶解度 P: 727℃ 0.0218% 碳在α-Fe的最大溶解度 C：1148℃ 4.3% 共晶点 S：727℃ 0.77% 共析点 共晶转变: 一个液相，在某以恒定温度下同时结晶出两种固相。 共析转变: 一个固相，在某以恒定温度下同时析出两种固相。 线和面 ACD线： 液相线，L表示开始结晶AC下为奥是体，CD下为渗碳体。 AECF线：固相线，固态，与液相线之间的结晶区，固液共存。 AEC内为液态+奥是体，CDF内为液态+渗碳体 GS线： 也称A3 线，析出铁素体F的开始线 A向F转变，发生同素异构转变 ES线： 也称Acm线，碳在奥氏体中的溶解度线 1148℃ 2.11%（E点含碳量） 727℃ 0.77%（S 点含碳量） 二次渗碳体：从1148℃冷却到727℃过程中，由于奥氏体的溶解度减小，多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出，为了与液态金属直接结晶出渗碳体相区别（一次渗碳体）称为二次渗碳体。 ECF线：共晶线，冷却到1148℃发生共晶转变，同时从液相中析出：奥氏体+渗碳体（莱氏体） PSK线：共析线，A1表示 冷却到727℃，发生共析转变，从奥氏体中析出铁素体+渗碳体（珠光体） 3、铁碳合金的分类 按照含碳量及组织转变特点和室温组织分类 纯铁：含碳量小于0.0218%的铁碳合金 钢：含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金 亚共析钢：0.0218%C0.77% 共析钢：C=0.77% 过共析钢0.77%C2.11% 白口铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金 亚共晶白口铸铁2.11%C4.3% 共晶白口铸铁C=4.3% 过共晶白口铸铁4.3%C6.69% 4、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 含碳量增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。主要因为含碳量越高，钢中硬脆相Fe3C越多。 当含碳量大于0.9%时，二次渗碳体以网状沿晶界析出，将珠光体组织割裂，强度下降，一般含碳量在不超过1.3%。 5、Fe-Fe3C相图的应用 作为钢材选定的依据 由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。