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第二章 铁碳合金
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第二章 铁碳合金
第一节 铁碳合金的基本组织
*什么叫组织? 表示晶体的种类、大小、分布状况。可以由一个相或多个相组成
纯铁的晶体结构及其结晶
(简)同素异晶体:同种元素组成的具有不同晶体结构的晶体,如石墨是金刚石的同素异晶体;α-Fe与γ-Fe
(简)纯铁的同素异晶转变
α-Fe γ-Fe
建立固态下结晶的概念重结晶
建立固态下结晶的概念
固态下的结晶与液态到固态的结晶的异同(以铁为例)
同:都属于结晶过程,都有“形核——长大”的过程、“过冷”等现象。
异:在固态下结晶时应力不能及时释放,产生应力。
因此把这种结晶称作:重结晶
钢铁材料的种类较多,掌握其性能不太容易。但这些材料的性能是由其组织决定的。
铁碳合金的五种基本组织及其性质
铁素体温(F)
形成:碳溶入α-Fe
特点:塑性、韧性好,强度、硬度低
180MPa:50kg力。一人直径1.9mm
180MPa:50kg力。一人直径1.9mm拉断 二人直径2.6mm拉断
σb :180~280MPa。
HBS:50~80,很软。小刀刻划
例:08钢,F含量90%,估计其塑性、韧性
奥氏体(A)
形成:碳溶入γ-Fe
特点:常温下:塑性和韧性好,具有一定的强度和硬度。
δ:40~50%
50kg力。一人直径1.25mm拉断
50kg力。一人直径1.25mm
HBS :170~220
高温下(800oC以上):塑性极好,强度极低。
应用:锻压。“趁热打铁”
渗碳体(Fe3C
形成:铁与碳生成的化合物
特点:硬而脆、塑性极差
作用:?(双重)
珠光体(P)
形成:Fe3C与F片状交分布形成的层状结构。(示意图)
特点:强度、硬度较高。塑性和韧性不高。
δ:20~30%
50kg力。一人直径0.9mm拉断
50kg力。一人直径0.9mm
HBS :180
莱氏体(Ld)
形成:由A与Fe3C组成
特点:类似于渗碳体
根据钢的组织比较性能:10钢(F多87%+P)与45钢(F少42%+P)
10钢(F多87%+P)与20钢(F中等74%+P)
45钢(F+P)与T10A钢(P+Fe3C
第二节 铁碳相图
如何才能知道钢中某种组织的含量?
基本概念
相图的作用
了解合金的组织 指导热加工和选材
例:仪表、汽车的外壳 选塑性好的材料 F含量多的钢。哪种钢?
含碳量为0.45%的钢,造齿轮 锻造 塑性好 变成A或F 如何变?
什么叫相图?表示合金的成分、温度与组织间的关系的图形。即某种组织在什么条件下(成分温度)才能存在?
相图的表示方法:纵坐标、横坐标,类似于盐水的溶解度线。
铁碳相图分析
相图由相区构成,由实验得出,绘制在温度、成分图上。
相区
单相区:
合金处于什么相区便是什么相。
例:1200o
例:1200oC, Wc为3.7%~5.0%; 1400oC, Wc为1.8%~
例:1200o
例:1200oC, Wc为0%~1.7%; Wc为1.0%, 温度为800 oC ~1350 oC
例: 800 o
例: 800 oC, Wc为0%~0.02%
Fe3C相区(一条竖直的线),表示含碳量刚好为6.69%时,温度1227o
双相区
夹在两个单相区中间的部分。有两个相共同存在
L+A
A+F
说明:双相区表示表示两相同时存在,当合金处于此区时,其组成为两相。浓度位于边界上。
例: Wc为1.0%(T
例: Wc为1.0%(T10A), 1400oC, 相A(Wc, 0.7%),相L(Wc, 1.8%)
例: Wc为0.2%(20), 800
例: Wc为0.2%(20), 800oC, 相F(Wc, 0.2%),相A(Wc, 0.4%)
其它双相区
L+Fe3
A+Fe3
F+Fe3
问题:20钢(Wc, 0.20%)常温下,T12钢(Wc, 1.20%)800 oC下的相各是什么?含量各是多少?
特性线
CD线:碳在L中的溶解度线;开始从L中结晶出Fe3
ES线:碳在A中的溶解度线; 开始从A中结晶出Fe3
PQ线:碳在F中的溶解度线; 开始从F中结晶出Fe3
这表明,温度较低时(在1538
这表明,温度较低时(在1538oC以下),Fe在L中的含量也是有限度的。铁本该凝固,碳的存在使得Fe仍然可以是L相。碳越多,凝固点越低。
AC线:Fe在L中的溶解度线
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