CHAP2-4(铁碳合金相图).ppt

2.2 铁碳合金相图 铁碳合金是工业应用最广的合金。 其相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据。 铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。 铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： ⑵ 钢(0.0218~2.11%C) ① 亚共析钢 (0.0218~0.77%C) ② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢 (0.77~2.11%C) ⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 ① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C) ② 共晶白口铸铁 (4.3%C) ③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C) 一、铁碳合金的组元和相 碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。 都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。 铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。 ⑵ 奥氏体: 碳在? -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 ? 表示。 是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。 ⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(?b?35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零 二、铁碳合金相图的分析 ⒈ 特征点 ⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECFD ⑵ 三条水平线： HJB：包晶线LB+δH? ?J ECF：共晶线LC? ?E+Fe3C 共晶产物是? 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Le表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。 PSK：共析线 ?S ?FP+ Fe3C 共析转变的产物是 ? 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。 ⑶ 其它相线 GS,GP—? ? ? 固溶体转变线, GS又称A3 线。 HN,JN—δ? ? 固溶体转变线， ES—碳在? -Fe中的固溶线。又称Ac m线。 PQ—碳在?-Fe中的固溶线。 ⑶ 三个三相区： HJB (L+?+?)、ECF(L+?+ Fe3C)、PSK(?+?+ Fe3C)三条水平线 三、典型合金的平衡结晶过程 ㈠工业纯铁的结晶过程 合金液体在1-2点间转变为?，3-4点间?→?，5-6点间?→?。到7点，从?中析出Fe3C。 工业纯铁的结晶过程 随温度下降，Fe3CⅢ量不断增加，合金的室温下组织为F+ Fe3CⅢ。 室温下Fe3CⅢ最大量为: ㈡ 共析钢的结晶过程 共析钢的结晶过程 珠光体在光镜下呈指纹状 转变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为： 室温下，珠光体中两相的相对重量百分比是多少？ ㈢ 亚共析钢的结晶过程 0.09~0.53%C亚共析钢冷却时发生包晶反应. 以0.45%C的钢为例 合金在4点以前通过匀晶—包晶—匀晶反应全部转变为?。到4点，由 亚共析钢的结晶过程 室温下相的相对重量百分比为： 亚共析钢室温下的组织为F+P。 在0.0218~0.77%C 范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。 ㈣ 过共析钢的结晶过程 合金在1~2点转变为? , 到3点, 开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示, 其沿晶界呈网状分布。 过共析钢的结晶过程 过共析钢室温组织为P+ Fe3C Ⅱ Fe3CⅡ量随含碳量而增加 含碳量多少时，Fe3CⅡ量最大？ 含碳量为2.11%时 室温下两相的相对重量百分比： ㈤ 共晶白口铁的结晶过程 合金冷却到C点发生共晶反应全部转变为莱氏体(Le)，莱氏体是共晶? 与共晶Fe3C的机械混合物, 呈蜂窝状。 共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为: 温度降到2点, ? 成分达到0.77%, 此时, 相的相对重量: 共晶白口铁的结晶过程 共晶白口铁室温组织为Le’ (P+ Fe3C), 它保留了共晶转变产物的形态特征。 室温下两相的相对重量百分比为： ㈥ 亚共晶白口铁的结晶过程 合金在1~2点间析出? 。到2点，液相成分变到C点,并转变为Le。2~3点间从?中析出Fe3CⅡ，一次?的Fe3CⅡ被共晶? 衬托出来。到3点，? 转变为P。 亚共晶白口铁的结晶过程 亚共晶白口铁室温组织为P+Fe3CⅡ+Le’。 室温下组织组成物相对重量百分比为 ： ㈦ 过共晶白口铁的结晶过程 1~2点间从液相中析出Fe3C, 这种渗碳体称一次