科学铁碳相图剖析.ppt

Fe – C 二元相图 5.6 铁碳相图 纯铁的同素异构转变 金属的多晶型性（同素异构现象） 多晶型性转变（同素异构转变） 纯铁的同素异构转变 δ-Fe γ-Fe α-Fe 纯铁的成分及性能 纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%～0.20% 性能：σb=180～230MPa σ0.2=100～170MPa δ=30%～50% ψ=70%～80% Ak=128～160J HBS=50～80 5.6.1 纯铁及其同位素转变 纯铁及其同位素转变 1394 ℃ 912 ℃ 铁素体（F或α） 定义：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体 晶格结构：bcc 最大溶解度：0.0218%（727℃） 性能： σb=180～230MPa σ0.2=100～170MPa HBS=50～80 δ=30%～50% ψ=70%～80% ak=160～200J/cm 2 δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体，称为高温铁素体。最大溶解度：0.09%（1495℃） 铁碳合金的相和组织组成 铁碳合金的相和组织组成 奥氏体（A或γ） 定义：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体（高温组织） 晶格结构：fcc 最大溶解度：2.11%（1148℃） 性能： σb≈400MPa HBS=170～220 δ=40%～50% 高塑性、无磁 铁碳合金的相和组织组成 渗碳体（Fe3C） 定义：Fe 与 C 所形成的金属化合物 晶格结构：复杂正交 性能：σb≈30MPa HB=800 δ≈0 ψ≈0 硬而脆（耐磨性好） Fe3C 3Fe+C（石墨） 合金渗碳体： （Fe、Me）3C Fe3（ C、N）或 Fe3（ C、B） 石墨碳 晶格结构：简单六方 性能: 加工性能 机械性能 铁碳合金的相和组织组成 高温 Fe3C Fe2C FeC 温度 Fe C (6.69%C) Fe-Fe3C相图 相区 重要线 ABCD AHJECF CD HJB ECF PSK（A1） GS（A3） ES（Acm） PQ 铁碳合金相图分析 铁碳合金相图分析 重要点 N、G —— 同素异构转变点 H、E、P、Q ——最大溶解度点 J、C、S —— 包晶、共晶、共析点 A、D —— Fe、Fe3C 熔点 包晶反应 共晶反应 共析反应 铁碳合金相图分析 Ld Ld P P δ L+A F A L+Fe3C A+F F+Fe3C A+Fe3C δ+L δ+A L A B 0.53 C 4.3 D E 2.11 F G S 0.77 P0.02 K Q J0.17 H Fe Fe3C 0.09 6.69 珠光体（P） 定义：F与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%） 性能：σb≈750MPa HBS=180 δ≈20%～25% ak=30～40J/cm 2 综合性能 铁碳合金的相和组织组成 莱氏体（Ld、 或 Le 、 ） 定义：A与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%） 性能：硬而脆 铁碳合金的相和组织组成 铁碳合金分类 铁碳合金的结晶过程分析 共析钢[wc =0.77%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:100% P（F和Fe3C） 组成相的质量分数为： 亚共析钢[0.0218% wc 0.77%] 铁碳合金相图分析 0.20%C 组成相的质量分数为： 0.40%C 室温平衡组织:F+P，其相对量为： 过共析钢[0.077% wc 2.11%] 铁碳合金相图分析 硝酸酒精侵蚀 苦味酸侵蚀 室温平衡组织:P+ Fe3CⅡ ，其相对量为： 工业纯铁[wc 0.02%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:F+ Fe3CⅢ 共晶白口铁[wc=4.3%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:100% 亚共晶白口铁[2.11% wc 4.3%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:P+ Fe3CⅡ+ 过共晶白口铁[4.3% wc 6.69%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织: + Fe3C 铁碳合金平衡组织 铁碳合金相图分析 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 铁碳合金相图分析 相组成物相对量 组织组成物相对量 对力学性能的影响