第四篇 铁碳合金(李).ppt

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 第二节 铁碳合金相图分析 1、特性线 液相线、故相线、固 溶线、两个恒温反应 2、相区 单相区、两相区、 三相区 3、特性点 5、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 对组织的影响 对性能的影响 含碳量对力学性能的影响 亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 含碳量对工艺性能的影响 ① 切削性能: 中碳钢合适 ② 可锻性能: 低碳钢好 ③ 焊接性能: 低碳钢好 ④ 铸造性能: 共晶合金好 ⑤ 热处理性能: 第五章介绍 二、影响石墨化的因素 ⑴ 化学成分的影响 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。 碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。 Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。 S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。 二、铸铁中的石墨化过程 1、石墨化过程 铸铁中石墨组织的形成，称为铸铁的石墨化过程。 Fe-C合金中，碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的渗碳体（Fe3C）和游离态的石墨（G）两种形式存在。 Fe3C是一种亚稳定相，G是一种稳定的相。 Fe3C 3 Fe +C（高温） Fe -Fe3C 亚稳系状态图 ，Fe - G 稳定系状态图 石墨化的过程： 第一阶段： 过共晶铸铁 L → G 共晶、亚共晶铸铁 LC’ AE+G 第二阶段：A G 第三阶段：AS‘ FP+G 2、铸铁的石墨化 738℃ 1154～738℃ 共晶石墨 一次石墨 二次石墨 1154℃ 共析石墨 3、影响铸铁的石墨化因素 a、化学成分 b、冷却速度 三、铸铁的分类 1、根据铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可 分为三种： a、灰口铸铁（普通铸铁） 第一、二步骤石墨化过程充分进行的铸铁， 其断口为暗灰色，工业上所用铸铁几乎全部属于 这类铸铁。灰口铸铁又根据第三步骤石墨化程度 的不同分为： 铁素体灰铁、 F+P灰铁、珠光体灰铁 b、白口铸铁（炼钢生铁） 第一、二、三步骤石墨化过程完全被抑制， Fe-C合金完全按照Fe-Fe3C结晶而得到的铸铁， C以Fe3C形式存在组织中存在莱氏体组织，其断 口呈白亮色，故得名白口铸铁。 白口铸铁硬脆，主要作为炼钢原料。 c、麻口铸铁 第一步骤石墨化过程未充分进行的铸铁，其组 织介于白口与灰口之间，含有不同程度的莱氏 体，有较大的脆性，工业上很少应用。 2、根据铸铁中石墨的形态铸铁分为： 灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 a、灰口铸铁 石墨呈片状，典型灰口铸铁，这类铸铁机械 性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，应用最 广。 b、可锻铸铁（韧性铸铁，玛钢） 石墨呈团絮状，用白口铸铁经长时间高温退火后，Fe3C分解而得到团絮状石墨组织的铸铁。 由于石墨呈团絮状，对基体的割裂作用比片状 石墨小一些，故机械性能（尤其冲击韧性）高于 灰口铸铁。 可锻铸铁由于生产工艺复杂，成本较高，应用 很少。 c、球墨铸铁 石墨组织呈球状 这种铸铁强度高，生产工艺比可锻铸铁简单， 且可通过热处理进一步提高强度。球墨铸铁既保持 了铸铁的特点，又具钢的高强度、高韧性，故应用 越来越多。 二、 灰口铸铁 ★灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁 ，灰口铸铁占80%以上 一、灰口铸铁的组织与性能 灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。 碳、硅含量过高,会使石墨数量多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的性能. Si C 白口铸铁 灰口铸铁 麻口 铸 铁 共晶 碳、硅含量对铸铁石墨化的影响 ⑵ 冷