铁碳合金相图课件讲义.ppt

* 4.3 铁碳合金相图及应用 铁碳合金： 是以铁和碳为基本组元的合金。一般含碳量0.0218～2.11%的称为钢，含碳量大于2.11%的称为铸铁。 一、铁碳合金中的基本相 1．铁素体 铁素体是碳在α-Fe中的固溶体，用符号“F”表示。 其组织结构与组织形态如图所示。 1）铁素体的特点： ① 在727℃有最大溶解度，为0.0218%C； ② 强度和硬度低，韧性塑性好。其力学性能大致为： 2）试比较纯铁（＜0.02%）的性能： 两者性能与晶粒大小、杂质含量有关 2．奥氏体 奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，用符号“A”表示。高温奥氏体的显微组织如图所示。 奥氏体的特点： ① 在1148℃时有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶 0.77%C； ② 其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170～ 220HBS、δ=40～50%； ③ 形变能力好，形变抗力小。 3．渗碳体 渗碳体是铁和碳的化合物，含碳量为6.67%，用“Fe3C”或“Cem”(Cementite)表示。 渗碳体的特点：硬度近800HBW，塑性几乎为零；一般认 为其熔点1600℃（有资料介绍其计算值为1227℃）。 二、铁碳合金相图的组成 铁碳合金相图是研究钢  铁材料的成分、相和组织的 变化规律以及与性能之间关 系的重要工具。铁碳合金相 图如图所示。 1．七个区域 相当于由七个局部的“匀晶相图”所组成。 2．三条水平线： ① HJB线—发生包晶转变，温度为1495℃，转变产物为奥氏 体。即：L0.53+δ0.09=A0.17 ② ECF线—发生共晶转变，温度为1148℃，转变产物为奥氏 体和渗碳体的机械混合物,称为莱氏体，用符号 “Le”表示。 L4.3= A2.11+Fe3C ③ PSK线—发生共析转变，温度为727℃，转变产物为铁素 体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，以符号 “P”表示。 A0.77= F0.0218+ Fe3C 3．三条重要固态转变线: ① GS线（A3 ）：冷却时不同成分的A开始析出铁素体F 的温度线，也是加热时F转变为A的温 度线。 ② ES线（Acm）：碳在A中的溶解度线。 ③ PG和PQ线：碳在F中的溶解度线。 ④ MO线（A2）：为F磁性转变温度（770℃）。 4．主要特性点 三、典型铁碳合金的平衡结晶过程及其组织 1．铁碳合金相图上的各种合金，一般分为三类： 1）工业纯铁（＜0.02% C ），室温组织为α固溶体； 2）钢（0.02～2.11％C）， 根据室温组织不同，分为： ① 亚共析钢（＜0.77％C ） ② 共析钢（≈0.77％C） ③ 过共析钢（＞0.77％C） 3）白口铸铁（2.11～6.67％C），根据室温的不同，分为： ① 亚共晶白口铸铁 ② 共晶白口铸铁（≈4.3 ％C） ③ 过共晶白口铸铁（＞4.3％C） 2．共析钢（≈0.77％C） 共析钢的结晶过程如图a)所示。 由示意图分析可知，共析钢结晶过程的基本反应为[匀晶反应+共析反应]，室温组织为珠光体显微组织。 P中F和Fe3C的相对量： 3．亚共析钢（0.02～0.77％C） 亚共析钢的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，亚共析钢结晶过程的基本反应为[匀晶反应+包晶反应+固溶体转变反应+共析反应]，室温组织为铁素体+珠光体，显微组织如图所示。 4．过共析钢（（0.77%～2.11%C） 过共析钢的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，过共析钢结晶过程的基本反应为[匀晶反应+二次析出反应+共析反应]，室温组织为珠光体+二次渗碳体，显微组织如图所示。 过共析钢中Fe3CⅡ的最大相对量为： 5．共晶白口铸铁（≈4.3%C） 共晶白口铸铁的结晶过程如图所示。 由示意图分析可知，共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为[共晶反应+二次析出反应+共析反应]