《材料科学基础》课件之第五章0503材料相结构和相图.ppt

一、铁碳合金： 以铁和碳为基本组元的合金。 Fe—Fe3C 相图中的组元 铁（具有同素异构转变） 1538℃ L→δ-Fe (体心立方) 1394℃ →γ-Fe (面心立方) 912℃ →α-F (体心立方) 力学性能：强度低、硬度低、韧性、塑性好。 Fe—Fe3C 相图中的相 铁素体（α、F）：碳溶于体心立方的α-Fe 中形成的固溶体（碳最大溶解度：0.02%）。 性能：强度低、塑性好，770℃以下呈铁磁性。 高温铁素体（δ）：碳溶于体心立方的δ-Fe 中形成的固溶体。 奥氏体（γ、A）：碳溶于面心立方的γ-Fe 中形成的固溶体（碳最大溶解度：2.1%）。 性能：强度低、塑性很好，顺磁性。 渗碳体 相图中重要的点： A：纯铁熔点：1538℃ C：共晶点：1148℃；含碳量4.3%C E：碳在γ-Fe中最大溶解度：2.1%C G：γ-Fe与α-Fe相互转变温度：912℃ P：碳在α-Fe中最大溶解度：0.02%(温度：727℃) S：共析点：含碳量0.77%C，(温度：727℃) 重要的线 ABCD线：液相线 AHJECF线：固相线 ECF线(共晶线): 1148℃ Lc→Ld(AE + Fe3C) 莱氏体(Ld )： 共晶反应所生成的奥氏体与渗碳体的机械混合物。 PSK线(共析线、A1): 727℃ As→P(Fp+ Fe3C) 珠光体（P） 共析反应生成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 ES线(Acm)：碳在奥氏体中的溶解度线。 PQ线：碳在铁素体中溶解度线。 GS线(A3)：奥氏体与铁素体的转变线。 二、铁碳合金在平衡态下的冷却相变? 三元相图的表示方法 （1）成分三角形 ——等边三角形 顶点A、B、C 分别表示纯组元。 三条边分别表示二元系A-B、B-C、C-A的成分。 三角形内的任意一点表示三元合金的成分， Oa（ wA） +Ob （ wB） +Oc （ wC） =100% （2）特定意义的线 平行于三角形边的线 cf 线上所有合金中的B含量相同， wB=Ae。 过三角形顶点的线 Bd线上所有合金中的A和C的含量之比为定值，wA/wB=DC/AD * * 5.3???铁碳合金相图和平衡条件相变 复杂二元相图的分析原则和方法 是否存在稳定化合物，如有，则以这些化合物为界，把相图分成几个区域进行分析； 根据相区接触法则，区别各相区； 找出三相共存水平线，分析这些恒温转变的类型； 应用相图分析具体合金随温度改变而发生的相转变和组织变化规律： 在单相区，该相的成分与原合金相同； 在两相，不同温度下两相成分分别沿其相界线而变。根据研究的温度，画出连结线，其两端分别与两条相界相交，由此根据杠杆法则可求出两相的相对量。 三相共存时，三个相的成分是固定的，可用杠杆法则求出恒温转变前、后组成相的相对量。 相图只给出体系在平衡条件下存在的相和相对量，并不能表示出相的形状、大小和分布； 实际生产条件下合金和陶瓷很少能达到平衡状态，因此要特别重视它们在非平衡条件下可能出现的相和组织。尤其是陶瓷，其熔体的粘度较合金大，组元的扩散比合金慢，极易形成非晶体或亚稳相。 相图的建立由于某种原因而可能存在误差和错误，则可用相律来判断。 关于一次、二次和三次渗碳体 铁碳合金的分类 铁碳合金 工业纯铁 C＜0.0218% 钢 0.02%≤C＜2.11% 铸铁 2.11%≤C＜6.69% 亚共析钢 0.77%＜C＜0.0218% 共析钢 C=0.77% 过共析钢 0.77%＜C＜2.11% 过共晶白口铸铁 C ＞4.3% 共晶白口铸铁 C=4.3% 亚共晶白口铸铁 2.11%＜C＜4.3% 1．工业纯铁（C%≤0.0218%） 相组成物：F+Fe3C 组织组成物：F和Fe3CIII Fe3C以网格状沿F晶界析出 2．共析钢 C%=0.77% L→L+γ→γ→ P(αP +Fe3C)→(α+Fe3C) 相组成物：F和Fe3C ?F%= ＝88％ Fe3C%= ＝12％ 组织组成物 ：P 共析钢（T8）平衡组织 F和Fe3C层片相间 3．亚共析钢 0.0218%C%0.77% 相组成物：F和Fe3C ?F%= Fe3C%= 组织组成物：F、P P%= F%= L→L+γ→γ→α+γ→αP +P(αP +Fe3C)→α+ P(α +Fe3C) F+P:随C%增大，P量增大，F减少 20亚共析钢 4．过共析钢 L→L+γ→γ→Fe3CⅡ+γ→Fe3CⅡ+P(αP +Fe3C)→Fe3CⅡ+P(α +Fe3C) 相组成物：F，Fe3C T12 组织