第五章铁碳合金相图与碳钢.ppt

简化的Fe-Fe3C相图中的特性线 特性线 含 义 ACD 液相线 AECF 固相线 GS A3线，冷却时不同含量的A中结晶F的开始线 ES Acm线，碳在A中的固溶线 ECF 共晶线 PSK 共析线 ECF : 共晶线 ，发生共晶转变。 1148℃ LC ( AE + Fe3C ) PSK : 共析线 ，发生共析转变。 AS 727℃ ( FP + Fe3C ) 二、典型铁碳合金结晶过程分析 铁碳合金分类 工业纯铁：Wc≤0.0218% 钢：Wc =0.0218-2.11% 亚共析钢 0.0218-0.77% 共析钢 0.77% 过共析钢 0.77-2.11% 白口铸铁：Wc =2.11-6.69% 亚共晶白口铸铁 2.11-4.3% 共晶白口铸铁 4.3% 过共晶白口铸铁 4.3-6.69% 由铁碳相图可知钢在高温时处于奥氏体状态，而奥氏体的强度较低，塑性好，有利于进行塑性变形。 因此，钢材的锻造、轧制等均选择在单相奥氏体的适当温度范围内进行。 非合金钢 低合金钢 合金钢 实际使用的非合金钢并不是单纯的铁碳合金， 由于冶炼时所用原料以及冶炼工艺方法等影响，钢 中总不免有少量其他元素存在，如硅、锰、硫、磷、 铜、铬、镍等，这些并非有意加入或保留的元素一 般作为杂质看待。它们的存在对钢的性能有较大的 影响。 溶于铁素体，形成置换固溶体，使铁素体强化； 溶于渗碳体，形成合金渗碳体，提高硬度； 形成MnS，减轻硫的有害作用。 溶于铁素体，使铁素体强化； 形成FeO，改善钢质。 形成FeS,提高钢的脆性； FeS和Fe形成低熔点的共晶体，产生热脆现象。 可提高钢的含锰量，形成MnS,避免热脆现象。 溶于铁素体，强化铁素体； 会产生冷脆现象； L/O/G/O * * 第五章 铁碳合金相图和碳钢 第一节 相结构 第二节 Fe-Fe3C相图分析 第三节 碳钢 第一节 纯铁、铁碳合金的相结构及其性能 许多金属在固态下只有一种晶体结构，如铝、铜、银等金属在固态时无论温度高低，均为面心立方晶格。钨、钼、钒等金属则为体心立方晶格。但有些金属在固态下，存在两种或两种以上的晶格形式，如铁、钴、钛等。这类金属在冷却或加热过程中，其晶格形式会发生变化。金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。 纯铁的同素异构转变可概括如下： δ－Fe α－Fe γ－Fe 1394℃ 912℃ bcc bcc fcc 1.铁碳合金的组元 ⑴ Fe 铁是过渡族元素，熔点为1538℃，密度是7.87g/cm3。 ⑵ Fe3C 是一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称为渗碳体。 含碳量6.69%，硬度很高，强度低，塑性韧性很差。理论熔化温度1227℃。是介稳定化合物，条件适当时，会分解成单质状态的石墨C 。 ⑴液相L：铁与碳的液溶体。 ⑵δ相：高温铁素体，是碳在δ-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，在1394℃以上存在。 ⑶α相：铁素体，是碳在α-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。碳的固溶度极小。强度低、硬度低、塑性好。 ⑷γ相：奥氏体，是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。其中碳的固溶度在1148℃时为2.11%。强度较低，硬度不高，易于塑性变形。 ⑸ Fe3C相:渗碳体，是一个金属化合物，根据其生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有很大影响。 在铁碳合金中，由于铁和碳的交互作用，可形成下列五种基本组织： 奥氏体（A）珠光体（P） 铁素体（F）莱氏体（Ld、L′d） 渗碳体（Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ ） (1). 铁素体（F）—— C 溶于 ?-Fe 形成的固溶体 2.奥氏体（A） —— C 溶于 ?-Fe 形成的固溶体 G P Q S E C J N B D F K ? ?+Fe3C 0.77 5. 莱氏体（Ld或L’d）— A（P） 和 Fe3C 形成的机械混合物 G P Q S E C J N B D F K ? ?+Fe3C 1148℃ 727℃ 4.3 LC Ld（ ?E+Fe3C） 1148℃ ? 室温组织: L’d(P + Fe3CⅡ +Fe3C） 铁碳合金相图是表示在缓慢冷却的条件下，表明铁碳合金成分、温度、组织变化规律的简明图解，它也是选择材料和制定有关热处理工艺时的重要依据。 第二节 铁碳合金相图 包晶转变 匀 晶 转 变 共晶转变 共析转变 在1495 ℃发生包晶转变 1495℃ ?LB+?H γJ 在1148℃发生共晶转变 1148℃ LC γE+Fe3C 在727℃发生共析转变 727℃ γS ?P+Fe3C 一、铁碳合金相图的特征点、特征线 2.