《机械制造基础》 自考 课件 第4--6章 铁碳合金、 钢的热处理、 金属材料与非金属材料.pptx

第4章铁碳合金本章要点14.1铁碳合金基本组织4.2铁碳合金相图及其分析4.3铁碳合金相图在工业生产中的应用

4.1铁碳合金基本组织机械制造基础第4章铁碳合金2铁碳合金中铁和碳的结合方式为固溶体、化合物、固溶体和化合物形成的机械混合物。铁碳合金基本组织表组织名称符号组织特点碳的最大溶解度（质量分数）力学性能铁素体F碳溶解于体心立方晶格α-Fe中所形成的固溶体727oC时，wc=0.0218%与工业纯铁较接近，强度和硬度低，塑性和韧性较好。伸长率A=30%~50%，抗拉强度Rm=180~280MPa，布氏硬度HBW=50~80奥氏体A碳在面心立方晶格γ-Fe中形成的间隙固溶体1148oC时，wc=2.11%强度、硬度不高，塑性好。伸长率A=40%~50%，布氏硬度HBW=170~220渗碳体Fe3C具有复杂斜方结构的铁与碳的间隙化合物wc=6.69%塑性、韧性几乎为零，脆，硬度高。维氏硬度HV=950~1050珠光体P奥氏体冷却时，在727oC发生共析转变，析出铁素体F与渗碳体Fe3C的机械混合物（共析反应）wc=0.77%有一定的强度和塑性，硬度适中，综合力学性能较好。抗拉强度Rm=600~800MPa，伸长率A=20%~25%，布氏硬度HBW=170~230莱氏体Ldwc=4.3%的金属液体同时结晶出奥氏体A和渗碳体Fe3C的机械混合物（共晶转变），称为高温莱氏体wc=4.3%性能与渗碳体相似，硬度高、脆性大、塑性很差Ld温度降至727oC时，奥氏体A转变为珠光体P，称为低温莱氏体

4.2铁碳合金相图及其分析机械制造基础第4章铁碳合金34.2.1铁碳合金相图铁碳合金相图是由试验方法获得的。wc6.69%的铁碳合金在工业上无使用价值当wc=6.69%时，铁和碳形成较稳定的渗碳体，可作为合金的一个组元。铁碳合金相图就是以纯铁为一个组元，Fe3C为另一个组元组成的，故又称为Fe-Fe3C相图。描述了铁碳合金在平衡状态下成分、温度与组织之间的关系。铁碳合金相图是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的简明示意图，是研究铁碳合金的工具，也是拟订各种热加工工艺的依据。

4.2铁碳合金相图及其分析机械制造基础第4章铁碳合金44.2.1铁碳合金相图

4.2铁碳合金相图及其分析机械制造基础第4章铁碳合金54.2.2铁碳合金相图分析1.主要特征点特性点温度T/oC碳的质量分数wc（%）含义A15380纯铁的熔点C11484.30共晶点D12276.69渗碳体Fe3C的熔点E11482.11碳在奥氏体γ-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶渗碳体Fe3C的成分点G9120α-Fe?γ-Fe同素异构转变温度K7276.69共析渗碳体Fe3C的成分点P7270.0218碳在铁素体α-Fe中最大溶解度S7270.77共析点，（A1）A?F+Fe3CQ6000.0057碳在铁素体中的溶解度铁碳合金相图中的特性点表

4.2铁碳合金相图及其分析机械制造基础第4章铁碳合金64.2.2铁碳合金相图分析2.主要特征线铁碳合金相图中的特性线表特性线含义相线ACD液相线，是由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，线以上为液相AECF固相线，是由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态水平线ECF共晶转变线。具有共晶成分（wc=4.3%）的液相在共晶温度（1148°C）时，同时结晶出奥氏体与渗碳体的共晶体，即莱氏体。共晶反应式为Lc?A+Fe3C。凡碳的质量分数大于2.11%而小于6.69%的铁碳合金在ECF线上都发生共晶转变PSK共析转变线。具有共析成分（wc=0.77%）的奥氏体在共析温度（727°C）时，同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，即珠光体（P）。共析反应式为A?F+Fe3C。凡碳的质量分数大于0.0218%的铁碳合金在PSK线上都发生共析转变特征线ES脱溶线，奥氏体脱溶出Fe3CII，即Acm线。奥氏体的最大溶碳量在1148°C时为2.11%；随着温度的降低，在727°C时仅为0.77%。凡碳的质量分数大于0.77%的铁碳合金从1148°C冷却到727°C时，就有渗碳体从奥氏体中析出，称为二次渗碳体Fe3CII，而从液态结晶出的渗碳体称为一次渗碳体Fe3CIIGS冷却时由奥氏体析出铁素体的开始线，通常称为A?线PQ碳在铁素体中的固溶线。在727°C时，铁素体中碳的最大质量分数为0.0218%，溶碳量最大