材料热处理 第五章 铁碳合金相图.ppt

1.2纯铁的性能与应用： 工业纯铁的含铁量WFe=99.8~99.9%，含有0.1~0.2%的杂质，其中主要是碳。纯铁的性能大致如下： 抗拉强度σb：176~274MPa 屈服强度σ0.2：98~166MPa 延伸率δ： 30~50% 断面收缩率ψ：70~80% 冲击韧性αK： 160~200J/cm2 硬度HBS： 50~80 综上所述：工业纯铁的塑性、韧性很好，但强度很低，所以，很少作结构材料，它的主要用途是利用它的铁磁性，作为各种仪器、仪表的铁芯。 ２、钢中的常见相与组织：２.１铁素体与奥氏体： 2.1.1铁素体：它是碳在α-Fe中的间隙固溶体，具有bcc结构，常用F或α表示，F的最大溶碳量仅0.0218%(在727℃时实现的),在室温下一般为0.008%以下。所以工业纯铁在室温时的组织大约为100%F。 2.1.2奥氏体：它是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，为fcc结构，常用A或γ表示，A的最大溶解度为2.11%(在1148 ℃时实现的)。 2.1.3 δ铁素体：碳溶于δ－Fe中的间隙固溶体。bcc结构。 第二节 Fe—Fe3C相图 1、概述： Fe—Fe3C相图是研究铁碳合金的基础，由于当Wc﹥6.69%时，铁碳合金的脆性极大，在工业上没有使用价值，所以只研究Fe—Fe3C部分。 1.1相图中的点、线、面：（书P49图5-1、 Fe—Fe3C相图） 1.1.1点：书P49表5-1、铁碳合金相图中的特性点 1.1.3面： ABCD以上—液相区（L）、AHNA—δ固溶体区（ δ ）、NJESGN—奥氏体区（A或γ ）、GPQG—铁素体区（F或α ）、DFKL—渗碳体区（ Fe3C或Cm ）；共五个单相区。 同时，相图中还有七个两相区，它们是：L+ δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+ γ 、α+ γ、 γ+ Fe3C、 α+ Fe3C； 2、三种恒温转变： 2.1、包晶转变（水平线HJB）： 　　　　　　 即：在1495℃的恒温下，成分为B点（WC=0.53%）的液相与成分为H点（ WC=0.09% ）δ铁素体发生包晶反应，生成成分为J点（ WC=0.17% ）的奥氏体，此反应只能在WC=0.09~0.53%的铁碳合金中发生。 2.3、共析转变（水平线PSK）：　　　即在727℃的恒温下，由成分为S点（ WC=0.77% ）的奥氏体转变为成分为P点(WC=0.0218% )的铁素体和渗碳体的混合物。此种转变产物即为珠光体，用P表示。凡是含碳量大于0.0218%的铁碳合金都会发生共析转变。其中，PSK线称为共析线，也叫A1线； 3.2、ES线：含碳量大于0.77%的铁碳合金从1148℃冷却到727℃时，都会从奥氏体中析出Fe3C，叫做二次渗碳体（Fe3CⅡ），以区别从液相中直接结晶出的一次渗碳体（ Fe3C Ⅰ）。ES线也叫Acm线。 3.3、PQ线：是碳在铁素体中的溶解度曲线。从该曲线上看，碳在铁素体中的最大溶解度是0.0218%(在727℃实现的),在室温时仅为0.008%。 当铁素体从727℃冷却下来时，要从铁素体中析出渗碳体，叫做Fe3CⅢ。注意： Fe3CⅠ、 Fe3CⅡ、 Fe3CⅢ仅在来源与分布上有所不同，并无本质区别，其含碳量、晶体结构和本身的性质均相同。 第三节 铁碳合金的平衡结晶 1、工业纯铁：如图4-2所示，合金①是WC=0.01%的工业纯铁,在其冷却过程中与相图交了1、2、3、4、5、6、7共七个点。其结晶过程如图4-3所示： 1点温度以上是液相的冷却； 1~2温度区间，按匀晶结晶出δ固溶体； 2~3温度区间是δ的简单冷却； 温度到达3点，开始发生固溶体的同素异构转变，由δ→γ，γ的晶核优先在δ相的晶界上形核并长大，此转变在4点结束。 2、共析钢：如图4-2所示，合金②为WC=0.77%的共析钢，它在冷却过程中与相图交了共三个点；其结晶过程如图4-4所示： 1点温度以上为液相的简单冷却； 1~2点温度区间，按匀晶转变结晶出奥氏体，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。 2~3点温度区间，奥氏体的简单冷却； 温度冷到3点时，温度为727℃，A的成分为0.77%，此时会发生共析转变：AS→FP+Fe3C，形成珠光体P（P中的Fe3C 叫做共析渗碳体）； 3、亚共析钢：如图4-2所示，合金③为WC=0.45%的亚共析钢，它在冷却过程中与相图交了5个点，其结晶过程如图4-6所示： 温度在1点以上是液相的简单冷却； 在1~2温度区间，该合金按匀晶结晶出δ固溶体； 温度冷到2点时，δ固溶体的含碳量为0.09%，L的含碳量为0.53% ，温度冷到1495℃，此时会发