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第三章 铁碳合金相图 纯铁的同素异晶转变 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。 第一节 Fe - C相图的基础知识 2.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。 1.纯铁的的同素异晶转变 纯铁的冷却曲线 2.Fe- C相图 第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能 一.组元 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite ) 二.基本组织 1.铁素体 ( F ) 碳溶于α–Fe中的间隙固溶 体。 奥氏体组织金相图 渗碳体组织金相图 4.珠光体 ( P ) 5.莱氏体 ( Ld ) 第 三 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。 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 三.典型铁碳合金的结晶过程分析 工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron ) 1.工业纯铁 ( Wc 0.0218% ) 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 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: 1.镇静钢 ( killed steel )钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。 组织组成物: F ; Fe3C F ; P 0.77-0.45 F = ?100%=43% 0.77-0.02 0.45-0.02 P = ?100% = 57% 0.77-0.02 相组成物: 6.69-0.45 F = ?100% = 94% 6.69-0.02 P = 1 – WF = 57% Fe3C = 1 - WF = 6% 0.02 0.45 0.77 6.69 选择材料方面的应用 制定热加工工艺方面的应用 1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。 2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律 , 确定选定材料的工作范围。 高炉 炼铁 铸铁锭 生产铸铁件 炼钢生铁 转炉 平炉 电炉 生产钢件 转炉炼钢 平炉炼钢 电弧炉炼钢 还原反应 Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe CO气体 高温 氧化反应