金属材料与热处理第三章.ppt

2. 制定铸、锻、焊和热处理等热加工工艺的依据 合金的五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，称为铁碳合金的基本相；珠光体、莱氏体则是由基本相混合组成的多相组织。 二、铁碳合金相图 1．铁碳合金相图的概念 铁碳合金相图是表示在极其缓慢冷却（或极其缓慢加热）的条件下，不同成分铁碳合金的组织状态随温度变化的图解。下页图是经简化后的Fe－Fe3C相图。 简化后的Fe－Fe3C相图 2．铁碳合金相图的含义与分析 (1) Fe－Fe3C相图中的特性点及其含义 Fe－Fe3C相图中各特性点的温度、含碳量及其含义如下表所示。 点的符号 温度（℃） 含碳量（%） 含 义 A 1538 0 纯铁的熔点 C 1148 4.3 共晶点 LC （A＋Fe3C） D 1227 6.69 渗碳体的熔点 E 1148 2.11 碳在γ－Fe中的最大溶解度 G 912 0 纯铁的同素异构转变点α－Fe γ－Fe S 727 0.77 共析点 AS (F＋ Fe3C ） Fe－Fe3C相图中的特性点 1148℃ 912℃ 727℃ Fe－Fe3C相图中的特性线及其含义 特性线 含义 ACD 液相线 AECF 固相线 GS 冷却时，奥氏体向铁素体转变的开始线（A3线） ES 碳在奥氏体中的饱和溶解度曲线（Accm线） PQ 碳在铁素体中的饱和溶解度曲线 ECF LC （A＋Fe3C）共晶转变线 PSK AS (F＋ Fe3C ）共析转变线 （2）Fe－Fe3C相图中的特性线及其含义 1148℃ 727℃ 三、 铁碳合金的分类 根据铁碳合金的含碳量及室温组织，铁碳合金分为三类： 1．工业纯铁：含碳量小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。其室温组织为铁素体。 碳素钢 工业纯铁 白口铸铁 2．碳素钢：含碳量在0.0218%～2.11％的铁碳合金称为碳素钢。根据其含碳量及室温组织的不同，碳素钢又分为以下三类。 亚共析钢 0.0218％＜ wc ＜0.77％，室温组织是铁素体 和珠光体 共析钢 wc =0.77％，室温组织是珠光体 过共析钢 0.77％＜ wc ＜2.11％，室温组织是珠光体和 二次渗碳体 3．白口铸铁：含碳量在2.11％～6．69％的铁碳合金称为白口铸铁。根据其含碳量及室温组织的不同，白口铸铁又分为以下三类。 过共晶白口铸铁 4.3％＜ wc ＜6.69％，室温组织是 一次渗碳体和低温莱氏体 亚共晶白口铸铁 2.11％＜ wc ＜4.3％，室温组织是 珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体 共晶白口铸铁 wc =4.3％，室温组织是低温莱氏体 2. 典型铁碳合金的结晶过程分析 典型合金在Fe－Fe3C相图中的位置 合金Ⅰ：共析钢 (含碳量为0.77％) 共析钢结晶过程示意图 L L+A A （F+Fe3C） 组织按下列顺序变化 合金Ⅱ：亚共析钢 亚共析钢结晶过程示意图 L L+A A A+F P +F 组织按下列顺序变化 含碳量为0.45%的亚共析钢的显微组织（200×） 合金Ⅲ：过共析钢 过共析钢结晶过程示意图 L L+A A A+ Fe3CⅡ P + Fe3CⅡ 组织按下列顺序变化 含碳量为1.2%的过共析钢的显微组织 合金Ⅳ：共晶白口铸铁 共晶白口铸铁结晶过程示意图 共晶白口铸铁的显微组织（200×） 亚共晶白口铸铁结晶过程示意图 合金Ⅴ ：亚共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁的显微组织 过共晶白口铸铁结晶过程示意图 合金Ⅵ ：过共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁的显微组织 四、铁碳合金的成分、组织与性能的关系 根据铁碳合金相图的分析，铁碳合金的室温组织都是由铁素体和渗碳体两相组成。随着含碳量的增加，铁素体的量逐渐减少，而渗碳体的量则逐渐增加。随着含碳量的增加，合金的组织将按下列顺序发生变化： F→F+P→P→P+Fe3CII→P+Fe3CII+Ld′→Ld′→Ld′+Fe3CⅠ 铁碳合金组织的变化，必然引起性能的变化。右图为含碳量对退火后碳素钢的力学性能的影响