【2017年整理】铁碳相图的分1论文.doc

铁碳相图的简单分析及其应用 钢和铸铁是工业上应用最多，用途最广泛的金属材料。它们都是铁碳合金，而铁碳相图是刚和铸铁的重要理论基础。用Fe-Fe3C相图对典型的成分的铁碳合金结晶过程进行分析可进一步掌握铁碳合金成分—组织—性能之间的关系，进行合理的选材以及制定热处理、冷加工工艺。以下是我对铁碳合金相图的一些认识和理解。 目前，应用的铁碳相图不是0～100％的完整相图。因为含碳量大于6.69％的铁碳合金工业无实用价值。而只是研究0～6.69％C的一部分，即以Fe作为一元体，含C量6.69％的Fe3C作为另一个组元的Fe-Fe3C二元合金相图。 如下图所示为铁碳合金相图 一、铁碳合金相图的主要点、线、区 1、主要特性点 Fe-C相图中主要特性点的温度、含碳量及含义（如下表所示） 　 　 特性点 温度（℃） 含碳量（﹪） 说明 A 1538 0 纯铁熔点 C 1148 4.30 共晶点 D 1227 6.69 渗碳体熔点 E 1148 2.11 碳在γ－Fe中的最大溶解度 F 1148 6.69 共晶转变线与渗碳体成分线的交点 G 912 0 α－Fe←→γ－Fe同素异构转变点 K 727 6.69 共折转变线与渗碳体成分线的交点 P 727 0.0218 碳在α－Fe中的最大溶解度 S 727 0.77 共析点  2、主要特性线 　 ACD线：液相线，在此线以上的区域为液相， 当合金液冷却到此线时开始结晶。 　　AECF线：固相线，合金熔液冷却到此线时结晶完毕，此线以下为固相区。 　　ECF线：共晶线，它是一条重要的水平线，温度为1148℃，液态合金冷却到此线时，在恒温条件下，将从液体中同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，即发生共晶反应：eL了LL LLLLLLLL地方vr吧LLL 所形成的共晶体为莱氏体　 PSK线：共析线，也是一条重要的水平线，温度为727℃，当合金冷却到此线时，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，即共析反应： 所形成的共析体为珠光体。 　ES线 ：是碳在奥氏体中的溶解度线。在1148℃时奥氏体中的溶碳能力最大为2.11%，随着温度降低溶解度沿此线降低，而在727℃时仅为0.77%C，所以含碳量大于0.77%的铁碳合金，自1148℃冷至727℃的过程中，由于奥氏体含碳量的减少， 将从奥氏体中析出二次渗碳体(Fe3CII)，以区别于自液体中结晶出的一次渗碳体(Fe3CI)。 　　GS线 ：奥氏体冷却到此线时，开始析出铁素体，使奥氏体含碳量沿此线向0.77%递增。 其中，在温度为1495℃时发生包晶反应： 二、典型铁碳合金的结晶过程分析 　　(一)钢的组织转变 ?　　1.共析钢的组织转变 　　含碳量0.77%的共析钢冷却过程中的组织转变如图所示 当液态合金降温度到，开始结晶出奥氏体，当温度降到S点，奥氏体在恒温下发生共析反应，形成珠光体。温度继续下降至室温，珠光体不再发生组织变化。所以，共析钢室温时的平衡组织为珠光体。 2.亚共析钢的组织转变 　　亚共析钢冷却过程中的组织转变如图所示。 当温度降到1点以后，开始从合金液中结晶出奥氏体，奥氏体的数量随温度的降低而逐渐增多，温度降到2点，合金液全部凝固，在2-3点之间是单一奥氏体冷却。温度降到3点后，从奥氏体中不断析出铁素体。温度降到4点，剩余的奥氏体在恒温下转变成珠光体。4点以下不再发生组织变化， 所以亚共析钢的室温平衡组织是由铁素体和珠光体组成的。其显微组织如图所示。亚共析钢中含碳量愈高，铁素体愈少，而珠光体量则越来越多。反之，当铁素体量越多时，珠光体量则越来越少。 　　3.过共析钢的组织转变 　　过共析钢冷却过程中的组织转变如图所示。 当温度降到1点以后，开始从合金液中结晶出奥氏体，直到2点结晶完毕。在2-3点之间为单相奥氏体。到3点时从奥氏体中析出二次渗碳体。随着温度的下降，析出的二次渗碳体不断增加，奥氏体的数量与含碳量却逐渐减少，4点时，剩余的奥氏体的数量进行共析反应，生成珠光体。4点以后组织不再发生变化，所以过共析钢的室温平衡组织是由珠光体和呈网状的二次渗碳体组成。 三、铁碳合金相图的应用 1．在选材方面的应用　铁碳合金相图总结了铁碳合金组织和性能随成分的变化规律。这样，就可以根据零件的服务条件和性能要求，来选择合适的材料。碳对铁碳合金的组织和性能有着重大的影响，如右图所示。不同成份的铁碳合金在机械性能和工艺性能等方面产生了极大的差异。 ??? 根据图中成分―组织―性能关系的规律，可以按照零件或工具性能要求，进行合理的选材。如果需要塑性好韧性高的材料时，则可选用铁素体组织多的碳钢；对于要求综合机械性能较高的材料，可选用组织是铁素体加珠光体的碳钢。当需要硬度高、耐磨性好的材料时，则应