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工程材料及成型工艺基础 第四章 铁碳合金相图 第四章 铁碳合金相图 ( Iron – Carbon Phase Diagram ) Fe – C 相图的基础知识。 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。 Fe - Fe3C 相图的建立与分析。 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。 Fe - Fe3C 相图的应用。 铁碳合金的生产及分类。 Fe - C相图基础知识 1.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物。 Fe – C 二元相图 Mg – Si 合金相图 第一节 铁碳合金的基本相及常见组织 一.组元 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite ) 二.基本相及常见组织 1.铁素体 ( F ) ( Ferrite ) 碳溶于 α–Fe中形成 的间隙固溶 体。 铁素体组织金相图 奥氏体组织金相图 渗碳体组织金相图 4.珠光体 ( P ) --- Pearite 5.莱氏体 ( Ld ) --- Ledeburite 第 二 节Fe - Fe3C 相图的建立与分析 一.Fe - Fe3C 相图的建立 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图 二. Fe - Fe3C 相图的分析 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 三个重要转变: 包晶转变反应式、共晶 转变反应式、共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 第三节 典型铁碳合金的平衡结晶过程 铁碳合金的分类 1. 工业纯铁 ( ingot iron ) 2.钢 （1）共析钢 ( eutectoid steel ) （2）亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) （3）过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 3. 白口铸铁 （1）共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) （2）亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) （3）过共晶白口铁( hypereutectoid white iron ) 1.工业纯铁 ( Wc 0.0218% ) 工业纯铁组织金相图 2. 共析钢 ( Wc = 0.77% ) 共析钢组织金相图 3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% ) 亚共析钢组织金相图 4.过共析钢 ( Wc = 1.2% ) 过共析钢组织金相图 5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% ) 共晶白口铁组织金相图 6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% ) 亚共晶白口铁组织金相图 7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% ) 过共晶白口铁组织金相图 第四节 碳的质量分数对铁碳 合金组织、性能的影响 碳的质量分数对平衡组织的影响。 碳的质量分数对力学性能的影响。 碳的质量分数对工艺性能的影响。 一.碳的质量分数对平衡组织的影响 二.碳的质 量分数对 力学性能 的影响 三.碳的质量分数对 工艺性能的影响 对铸造性能的影响。 对锻造性能的影响。 对焊接性能的影响。 对切削加工性能的影响。 第五节 Fe - Fe3C 相图的应用 一.选择材料方面的应用 二.制定热加工工艺方面的应用 第六节 铁碳合金的生产及分类 钢铁的冶炼。 钢锭的组织、质量及缺陷。 碳素钢的分类、编号及用途。 一.钢铁的冶炼 1.炼铁的冶金反应特点: 2.炼钢的冶金反应特点: 二.钢锭的组织、质量及缺陷 一)杂质元素对钢的质量和性能的影响 2.有害元素: P — 有很强的固溶强化作用,低温 韧性差 ( 冷脆 )。 3.气体元素: 二)钢锭的组织及其宏观缺陷 1.镇静钢 ( killed steel ) 2.沸腾钢 ( boiling steel ) 3.半镇静钢 ( balanced steel ) 三.碳素钢的分类、编号及用途 碳素钢的分类 碳素钢的编号及用途 一)碳素钢的分类 1.按碳的质量分数分类: * 低碳钢: Wc ≤ 0.25% * 中碳钢: 0.25% ≤ Wc