第12讲 铁碳合金Ⅰ.ppt

第十二讲铁碳合金（1-2） 上讲内容回顾 包晶相图 不平衡结晶及组织 包晶转变的实际应用 其他类型的恒温转变相图 熔晶转变、偏晶转变、共析转变、包析转变、合晶转变相图 组元间形成化合物的相图 具有异晶转变的相图 具有有序-无序转变的相图 具有磁性转变的相图 二元相图的分析与使用 第四章 铁碳合金 引言 §4-1 铁碳合金的组元及基本相 §4-2 Fe-Fe3C相图分析 §4-3 铁碳合金的成分—组织—性能关系 §4-4 Fe-Fe3C相图的应用和局限性 §4-5 钢中杂质元素及钢锭组织 引言 Fe与C可以形成一系列的化合物：Fe3C、Fe2C、FeC等，由于钢中的含碳量最多不超过2.11%，铸铁中的含碳量最多不超过5%，所以在研究铁碳合金时，仅研究Fe－C相图的一部分——Fe－Fe3C（6.69%C）部分。 钢铁的成分不同，则组织和性能不相同，因而它们在实际工程上的应用也不一样。本章将根据铁碳相图及对典型铁碳含金结晶过程的分析，来研究铁碳含金的成分 — 组织 — 性能之间的关系。 §4-1 铁碳合金的组元及基本相 一、纯铁 Fe是周期表中第26个元素，过渡族元素，相对原子质量为55.85，在一个大气压下： 熔点：1538℃ 沸点：2738℃ 密度：7.87×103kg/m3 (20℃) 图4-1为纯铁的冷却曲线。 1. 铁的同素异构转变 1538℃ δ-Fe bcc 1394℃ γ-Fe fcc δ-Fe ＜＝＝＞γ-Fe A4转变 （ A4点） 912℃ α-Fe bcc γ-Fe ＜＝＝＞α-Fe A3转变 （ A3点） 重结晶：固态下的相变结晶过程称为重结晶。 α-Fe在770℃还将发生磁性转变，即由高温的顺磁性转变为低温的铁磁性状态。通常把这种磁性转变称为A2转变，把磁性转变温度称为铁的居里点。在发生磁性转变时铁的晶格类型不变，所以磁性转变不属于相变。 2. 铁素体与奥氏体 铁素体（F、α） 铁素体是碳在α-Fe中形成的固溶体。最大溶解度为0.0218% （727℃）。 碳在δ-Fe中形成的固溶体δ铁素体。最大溶解度为0.09% （1495℃）。 奥氏体 （A、γ） 奥氏体是碳在γ-Fe中形成的固溶体。最大溶解度为2.11% （1148℃）。 3. 纯铁的性能与应用 ⑴ 性能：工业纯铁ωC≤0.008%，强度低、硬度低、 塑性好。主要机械性能如下： 抗拉强度极限（σb） 176～274 MN／㎡ 抗拉屈服极限（σ0.2） 98～166 MN／㎡ 延伸率（δ） 30～50% 断面收缩率（ψ） 70～80% 冲击韧性（ak） 160～200 J／㎝2 硬度（HB） 50～80 ⑵ 应用：具有铁磁性——高导磁率——仪器仪表铁芯 二、渗碳体（Fe3C） 渗碳体是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物，ωC＝6.69%，可用Cm或Cem表示，是铁碳相图中的重要基本相。其机械性能特点是硬而脆，大致性能如下： 抗拉强度极限（σb） 30 MN／㎡ 延伸率（δ） 0 断面收缩率（ψ） 0 冲击韧性（ak） 0 硬度（HB） 800 渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的机械性能发生重大影响。 共晶渗碳体——莱氏体中的渗碳体 共析渗碳体——珠光体中的渗碳体 一次渗碳体——液相中析出的渗碳体（Fe3CⅠ） 二次渗碳体——奥氏体中析出的渗碳体（Fe3CⅡ） 三次渗碳体——铁素体中析出的渗碳体（Fe3CⅢ） §4-2 Fe-Fe3C相图分析 一、相图中点、线、区及其意义 二、重要转变 三、三条重要的特征曲线 四、铁碳合金的平衡结晶过程及组织 一、相图中点、线、区及其意义 ⒈ 点及其意义 ⒉ 线及其意义 ⒊ 相区 ⒈ 点及其意义 符号 温度/℃ %C 意 义 A 1538 0 纯铁的熔点 B 1495 0.53 包晶转变时液态合金的成分 C 1148 4.30 共晶点：LC＜==＞γE＋Fe3C D 1227 6.69 Fe3C的熔点 E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F 1148