机械工程第四章范例.ppt

* §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 第四章 铁碳合金 钢铁是铁基合金的总称。 铁碳合金两个最基本的组元 Fe C 钢铁 钢——0.0218%Wc2.11% 铸铁——2.11%Wc 6.69% 碳素钢（简称碳钢） 合金钢 白口铸铁 麻口铸铁 灰口铸铁 §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 一、 铁碳合金基本组元 ⑴ Fe 铁是过渡族元素，熔点为1538℃，密度是7.87g/cm3。 固态铁随温度的改变，会发生同素异构转变。 ?-Fe 912℃ ?-Fe 1394℃ ?-Fe §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 （2）C Fe3C——是一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称渗碳体。含碳量6.69%，硬度很高，强度低，塑性韧性很差。理论熔化温度1227℃。 石墨——石墨具有层状的六方晶格，层中的原子以很强的共价键结合，层与层之间的结合力很弱，硬度很低而塑性几乎为零。 §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 二、 铁碳合金中的基本组织及其性能 （1）铁素体 碳溶于α-Fe所形成的间隙固溶体，称为α相，呈体心立方晶格，其组织名称叫铁素体（F）。其中碳的固溶度室温时约为0.0008%，600℃时为0.0057%，在727℃时为0.0218%。其性能特点是强度低、硬度低、塑性好。 （2）奥氏体 碳溶于?-Fe所形成的间隙固溶体，呈面心立方晶格称为?相，其组织名称叫奥氏体。其中碳的固溶度在1148℃时为2.11%。其性能特点是强度较低，硬度不高，易于塑性变形。 （3）高温铁素体 碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体，呈体心立方晶格，称为δ相，其组织名称称为高温铁素体。在1394℃以上存在，1495℃时溶碳量为0.09%。 §4-1铁碳合金基本组元、组织及性能 （4）渗碳体 它既是相的名称也是组织名称，根据形成条件不同往往加上定语，如一次渗碳体（从液体中结晶）、共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体等。其硬度高、耐磨性好。 （5）珠光体 是α相和渗碳体的机械混合物，用P表示。珠光体的强度较高，塑性、韧性也较好。 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 一、 相图中的点、线、区 (1) 点 (见P100) (2) 线 液相线 (3) 区 4个单相区 L ? ? ? L + ? ? + ? L+ ? L+ Fe3C ? + Fe3C ? + Fe3C ? + ? 三条特征线 固相线 三条水平线 1条垂直线 7个双相区 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 Fe Fe3C 在1495 ℃发生包晶转变 G S K P ? 727 ℃ B N A ? L ? J H 1495 ℃ E C F 1148℃ D 1227℃ γJ 1495℃ ?LB+?H 在1148℃发生共晶转变 1148℃ LC γE+Fe3C 在727℃发生共析转变 727℃ γS ?P+Fe3C §4-2 Fe-Fe3C相图分析 包晶转变 匀 晶 转 变 共晶转变 共析转变 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 二、 典型合金的平衡结晶过程及其室温平衡组织 L→γ γ→α+Fe3C 室温组织:P 室温相：α+Fe3C L γ 1、共析钢 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 共析钢室温组织 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 2、亚共析钢 γ→α+Fe3C L L→δ L+ δ →γ L→ γ γ→α 室温组织:P+F 室温相：α+Fe3C §4-2 Fe-Fe3C相图分析 15钢 F P 45钢 F P 65钢 F P §4-2 Fe-Fe3C相图分析 3、过共析钢 L L→γ γ→ Fe3CⅡ γ→α+Fe3C 室温组织:P+Fe3CⅡ 室温相：α+Fe3C γ §4-2 Fe-Fe3C相图分析 T12钢退火组织 （4%硝酸酒精浸蚀） Fe3C Ⅱ §4-2 Fe-Fe3C相图分析 4、共晶白口铁 L γ→α+Fe3C L→γ+Fe3C γ→ Fe3CⅡ 室温组织:Ld 即 P+Fe3CⅡ+Fe3C 室温相：α+Fe3C §5-2 Fe-Fe3C相图分析 共晶白口铸铁的室温组织 §5-2 Fe-Fe3C相图分析 5、亚共晶白口铁 L L→γ L→γ+Fe3C γ→ Fe3CⅡ γ→α+Fe3C 室温组织:Ld+P+Fe3CⅡ 即(P+Fe3CⅡ+Fe3C)+P+Fe3CⅡ 室温相：α+Fe3C §4-2 Fe-Fe3C相图分析 Ld A Fe3CⅡ P §4-2 Fe-Fe3C相图分析 6、过共晶白口铁 L γ→ Fe3CⅠ L→γ+Fe3C γ→α