金属材料与热处理教学课件作者吴广河第四章.ppt

图４ － ４　珠光体的显微组织 返回 表４ － ３　铁碳合金室温平衡组织 返回 图４ － １５　Ｆ － Ｆｅ３ Ｃ 合金的成分－ 组织 返回 图４ － １７　Ｆｅ３ Ｃ 相图与铸锻工艺的关系 返回 * 第四章　铁碳合金及碳钢 第一节　铁碳合金相图 第二节　碳钢 返回 第一节　 铁碳合金相图 一、Ｆｅ － Ｆｅ３Ｃ 相图分析 分析Ｆｅ － Ｆｅ３Ｃ 相图时. 除了要理解其组元和组成相的结构、基本性质外. 还要熟悉相图中各个重要的点、线、相区及其物理意义. (一) Ｆｅ － Ｆｅ３ Ｃ 相图 主要特性点 Ａ 点为纯铁的熔点. Ｄ 点为渗碳体的熔点. Ｅ 点为在１ １４８℃时碳在γ － Ｆｅ 中最大溶解度. 能溶碳２.１１％. 钢与生铁即以Ｅ 点含碳量为界. 凡含碳量小于２.１１％ 的铁碳合金. 称为钢. 含碳量大于２. １１％ 的铁碳合金. 称为生铁. 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 Ｃ 点为共晶点. 这点上的液态合金将在恒温下同时结晶出奥氏体和渗碳体所组成的细密的机械混合物(共晶体). Ｐ 点为在７２７℃时碳在α － Ｆｅ 中最大溶解度. Ｓ 点为共析点. 这点上的奥氏体将在恒温下同时析出铁素体和渗碳体的细密的机械混合物. 上一页 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 (二) Ｆｅ － Ｆｅ３ Ｃ 相图 中的特性线 ＡＣＤ 线为液相线. 在此线以上合金处于液体状态. 即液相(Ｌ). 含碳小于４.３％的合金冷却到ＡＣ 线温度时开始结晶出奥氏体(Ａ). 含碳大于４.３％ 的合金冷却到ＣＤ 线温度时开始结晶出渗碳体. 称为一次渗碳体. 用Ｆｅ３ＣＩ 表示.ＡＥＣＦ 线为固相线. 在此线以下. 合金完成结晶. 全部变为固体状态. ＡＥ 线是合金完成结晶. 全部转变为奥氏体的温度线. ＥＣＦ 线叫共晶线. 是一条水平恒温线. 液态合金冷却到共晶线温度(１ １４８℃)时. 将发生共晶转变而生成莱氏体(Ｌｄ ). 含碳为２.１１％ ~ ６.６９％ 的铁碳合金结晶时均会发生共晶转变. 上一页 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 ＥＳ 线是碳在奥氏体中的溶解度曲线. 通常称为Ａｃｍ线. 碳在奥氏体中的最大溶解度是Ｅ点(含碳２.１１％). 随着温度的降低. 碳在奥氏体中的溶解度减小. 将由奥氏体中析出二次渗碳体. 用Ｆｅ３ＣⅡ表示. ＧＳ 线是奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线. 通常称为Ａ３ 线. ＰＳＫ 叫共析线. 通常称为Ａ１ 线. 奥氏体冷却到共析线温度(７２７℃) 时. 将发生共析转变为珠光体(Ｐ). 含碳大于０.０２１ ８％的铁碳合金均会发生共析转变.ＰＱ 线是碳在铁素体中的溶解度曲线. 碳在铁素体中最大溶量是Ｐ 点(含碳０.０２１ ８％). 上一页 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 当温度下降时. 铁素体中的溶碳量沿ＰＱ 线逐渐减少. ６００℃时铁素体中的溶碳量为０.００５ ７％.从７２７℃冷却到室温的过程中. 铁素体内多余的碳将以渗碳体的形式析出. 称为三次渗碳体. (三) Ｆｅ － Ｆｅ３ Ｃ 相图 中的相区 (１) 四个单相区: ＡＣＤ 线以上区为液相区(Ｌ). ＡＥＳＧ 区为奥氏体相区(Ａ). ＧＰＱ 区为铁素体相区(Ｆ). ＤＦＫ 垂线为渗碳体相区(Ｆｅ３Ｃ). (２) 五个两相区: Ｌ ＋ Ａ 区、Ｌ ＋ Ｆｅ３ＣⅠ区、Ａ ＋ Ｆ 区、Ａ ＋ Ｆｅ３Ｃ 区和Ｆ ＋ Ｆｅ３Ｃ 区. (３) 两个三相线: ＥＣＦ 为(Ｌ ＋ Ａ ＋ Ｆｅ３Ｃ) 三相线、ＰＳＫ 为(Ａ ＋ Ｆ ＋ Ｆｅ３Ｃ) 三相线. 上一页 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 (四) Ｆｅ － Ｆｅ３ Ｃ 相图 中铁碳合金的分类 Ｆｅ － Ｆｅ３Ｃ 相图中. 不同成分的铁碳合金具有不同的显微组织和性能. 通常. 根据相图纯铁中Ｐ 点和Ｅ 点. 可将铁碳合金分为三大类: 工业纯铁、碳钢和白口铸铁. 二、典型铁碳合金的结晶过程分析 下面以几种典型的铁碳合金为例. 分析它们的结晶过程和冷却过程中发生的平衡相变的规律. １. 共析钢 图４ －２ 中的Ⅰ为含碳量０.７７％的铁碳合金的成分垂线. 温度在１ 点以上. 合金保持均匀液相(Ｌ) 状态. 缓冷稍低于１ 点温度. 开始从液相中结晶出奥氏体(Ａ). 上一页 下一页 返回 第一节　 铁碳合金相图 随着温度的下降. 结晶出的奥氏体不断增加. 其含碳量沿着固相线ＡＥ 不断增多(在含碳小于０.７７％的范围内). 而剩余的液相数量不断减少. 其含碳量沿液相线ＡＣ 不断增多(在含碳大于０.７７％的范围内). 从液相中结晶出的奥氏体的含碳量不断增加. 越来越接近于Ⅰ合金成分. 已结晶出来的固相. 由于温度较高.原子扩散能力较强. 使先后结晶出来的固相成分均匀化. 同时含碳量趋向于Ⅰ合金成分. 当温度