工程材料与机械制造基础4铁碳合金.ppt

二元相图的分析步骤 实际二元相图比较复杂，可按下列步骤进行分析。 ⒈ 分清相图中包括哪些基本类型相图 ⒉ 确定相区 ⑴ 相区接触法则 相邻两个相区的相数差为1 ⑵ 单相区的确定 ① 液相线以上为液相区； Fe- Fe3C相图 二元相图分析 第六十三页，共一百一十二页。 ② 靠纯组元的封闭区是以该组元为基单相固溶体区； ③ 相图中的垂线可能是稳定化合物（单相区），也可能是相区分界线； ④ 相图中部出现的成分可变的单相区是以化合物为基的单相固溶体区； ⑤ 相图中每一条水平线必定与三个单相区点接触。 Cu-Zn相图 ?+? ? ? 二元相图分析 第六十四页，共一百一十二页。 ⑶ 两相区的确定：两个单相区之间夹有一个两相 区，该两相区的相由两相邻单相区的相组成。 ⑷ 三相区的确定：二元相图中的水平线是三相区，其三个相由与该三相区点接触的三个单相区的相组成。 Fe-Fe3C相图 二元相图分析 第六十五页，共一百一十二页。 恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的新固相。 ? ? ? + ? 共析反应 恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相。 L + ? ? ? 包晶反应 恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的新固相。 L? ? + ? 共晶反应 说明 反应式 图形特征 反应名称 常见三相等温水平线上的反应 二元相图分析 第六十六页，共一百一十二页。 ⑴作出典型合金冷却曲线示意图 二元合金冷却曲线的特征是: ①在单相区和两相区冷却曲线为一斜线。 ⒊ 分析典型合金的结晶过程 二元相图分析 第六十七页，共一百一十二页。 ②由一个相区进入另一相区时, 冷却曲线出现拐点: a. 由相数少的相区进入相数多的相区曲线向右拐; b. 由相数多的相区进入相数少的相区曲线向左拐。 ③ 发生三等温转变时，冷却曲线呈一水平台阶。 分析典型合金的结晶过程 第六十八页，共一百一十二页。 ⑵ 分析合金结晶过程 ① 画出组织转变示意图。 ② 计算各相、各组织组成物相对重量百分比： a. 在单相区，合金由单相组成，相的成分、重量即合金的成分、重量。 分析典型合金的结晶过程 第六十九页，共一百一十二页。 b. 在两相区，两相的成分随温度沿各自的相线变化，各相和各组织组成物的相对重量可由杠杆定律求出。 合金成分为杠杆的支点，相或组织组成物的成分为杠杆的端点。 c. 在三相区，三个相成分固定，重量不断变化，杠杆定律不适用。 合金成分 相1成分 相2成分 相1重量 相2重量 合金成分 组织1成分 组织2成分 组织1重量 组织2重量 ? ? ? ? ? ? 分析典型合金的结晶过程 第七十页，共一百一十二页。 相图与合金性能之间的关系 ⑴ 相图与合金力学性能、物理性能的关系 ①两相机械混合物的合金:性能与合金成分呈直线关系，是两相性能的算术平均值，如： ?混= ???Q? + ?β?Qβ HB混=HB? ?Q? +HBβ?Qβ (Q? 、Qβ为两相相对重量) 二元相图分析 第七十一页，共一百一十二页。 ② 单相固溶体的合金： 性能随成分呈曲线变化，随溶质含量增加，σ、HB、?增加，塑性下降。 ③ 形成稳定化合物的合金： 性能-成分曲线出现拐点。 相图与合金性能之间的关系 第七十二页，共一百一十二页。 ⑵ 相图与铸造性能的关系 ①固溶体合金液固相线间距越大、偏析倾向大, 树枝晶发达, 流动性降低, 补缩能力下降, 分散缩孔增加. ②共晶合金结晶温度低，流动性好，缩孔集中， 偏析小， 铸造性能好。 相图与合金性能之间的关系 第七十三页，共一百一十二页。 铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢。 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。 铁碳合金相图 第七十四页，共一百一十二页。 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。 铁碳合金相图 第七十五页，共一百一十二页。 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。 铁素体 ⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉ 相 ⑴ 铁素体： 碳在?-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或? 表示。 铁碳合金相图 第七十六页，共一百一十二页。 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