大一工程材料___第三章铁碳相图专题讲解.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,讨论题,1,画出铁碳相图，标明,C,、,S,、,P,、,E,、,F,点的碳的质量分数及,ECF,、,PSK,线的温度，标明各相区。,画出纯铁的冷却曲线，并说明它的同素异构转变。,说明铁碳合金中各相的本质，指出,-F,e,与,相，,-F,e,与,相的区别。,写出相图中,C,、,S,两点进行相变的反应式，指出各是什么反应，说明其相变特点；说明,ECF,、,PSK,、,ES,、,GS,各线的意义。,什么 是相？什么是组织？什么是组织组成物？相和组织有什么关系？下面所列哪些是相？哪些是组织？哪些是组织组成物：,F,、,P,、,Ld,、,A,、,F+P,、,F,e3,C,、,Ld+,F,e3,C,、,F,e3,C,(1),奥氏体,A(),碳溶于,-Fe,中形成的固溶体，面心立方，强度低,塑性好,。,(2),铁素体,F(,),碳溶于,Fe,中形成的固溶体，体心立方，强度、硬度低,塑性、韧性好,。,(3),渗碳体,Fe,3,C(Cm),金属化合物。成分固定,为,6.69%C,。,性质硬而脆。是铁碳合金的强化相,。,3.2,铁碳相图,3.2.1,铁碳合金的基本相,渗碳体,Fe,3,C(Cm),是铁碳合金中最重要的强化相，,它的数量、分布、形态等都对材料的机械性能有很大影响。根据生成条件不同可分为：,Fe,3,C,：,直接从液体中结晶出来的，条、块状；,Fe,3,C,：,从奥氏体中析出的，易聚集在晶界上；,Fe,3,C,：,从铁素体中析出的，粒状，量少；,共晶,Fe,3,C,：,共晶反应产物，作为基体；,共析,Fe,3,C,：,共析反应产物，呈片状；,3.2.1,铁碳合金的基本组织,（基本的,机械混合物、基本相组成方式,）,莱氏体：共晶产物，,1148,进行，,L (+Cm ),（,Ld,）,珠光体：共析产物，,727,进行，,(,+Cm ),（,P,）,3.2.2 Fe-Fe,3,C,相图分析,(,点、线、区，组成相,）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,奥,+,铁,铁素体,+,渗碳体,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,d,液,+,d,奥,+,d,液体,液,+,奥,A,B,N,J,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,铁碳合金分类,工业纯铁,-0.0218%C,铸铁,过共晶铸铁,-4.36.69%C,亚共晶铸铁,-2.114.3%C,共晶铸铁,-4.3%C,共析钢,-0.77%C,过共析钢,-0.772.11%C,亚共析钢,-0.02180.77%C,钢,3.2.2 Fe-Fe,3,C,相图分析,（共晶部分）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),3-7 Fe-Fe,3,C,S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,d,液,+,d,奥,+,d,液体,液,+,奥,A,B,N,J,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,共晶,:,L,(A+Fe3C),Ld,3.2.2 Fe-Fe,3,C,相图分析,（共析部分）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),Fe-Fe,3,C,S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,d,液,+,d,奥,+,d,液体,液,+,奥,A,B,N,J,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,共析,:,A,(F+Fe3C),P,Ld,L,d,3.2.2 Fe-Fe,3,C,相图分析,（各组成相的组织形态）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,3.2.3,典型合金结晶过程,1.,共析钢的结晶过程,(,含碳,0.77%,珠光体,),珠光体,：由铁素体和渗碳体组成的片层状共析体。其中铁素体约占,80%,，渗碳体约占,12%,。,3-7 Fe-Fe,3,C,P,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,2-3,3,1,L,A,1-2,L,1,2,3,1,2,3,3,2.,亚共析钢的结晶过程含碳量为,0.02%,0.77%,。铁素体,+,珠光体组织。,F,P,4,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,2-3,A,F,3-4,A,1-2,L,L,1,2,3,4,1,2,3,4,3.,过共析钢的结晶过程含碳在,0.77%,2.1%,之间的铁碳合金。珠光体,+,渗碳体。,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,3-4,1,L,A,1-2,L,A,2-3,L,P,4,Fe,3,C,Fe,3,C,1,2,3,4,1,2,3,4,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,A,1-2,L,1,L,P,A,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,A,1-2,L,1,L,P,A,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,L,Ld,Ld,1,2,1,2,2,1,4.,共晶白口铁的结晶过程,5.,亚共晶,(,白口,),铸铁的结晶过程含碳量为,2.1%,4.3%,之间的铁碳合金。室温组织为,P+Fe3C+Ld,。,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,A,2-3,Ld,3,Ld,P,A,1-2,L,1,L,1,2,3,1,2,3,3.3.1,判断合金的组织,根据相图可以判断在温度缓慢变化条件下，任一成分的合金在某个温度时的组织是由哪些相组成的，各相的化学成分以及各相所占的比例。,3.3,相图的应用,铁碳合金室温组织比例图,100%,F,Fe,3,C,Fe,3,C,P,Ld,0,0.77,2.11,4.3,6.69,C%,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光体,奥,+,铁,铁,+,珠,渗碳体,II,+,珠光体,奥氏体,+,渗碳体,II,液体,+,奥氏体,液体,+,渗碳体,液体,奥氏体,+,渗碳体,II,+,莱氏体,渗碳体,+,莱氏体,渗碳体,+,低温莱氏体,珠光体,+,渗碳体,II,+,低温莱氏体,莱氏体,低温,莱氏体,G,(913,),727,1148,C%,铁素体,A,(1538,),S,P,E,C,K,F,D,奥氏体,d,液,+,d,奥,+,d,液体,液,+,奥,A,B,N,J,奥氏体,A,3,A,1,A,cm,1.,单相固溶体,固溶体的强度、硬度高于纯金属，固溶度越高，强度、硬度越高，塑性、韧性一般随固溶度增加而下降。,B%,A,B,A,s,b,HB,s,b,HB,B%,A,B,3.3.2,根据相图分析机械性能,溶剂晶格畸变亦使其电阻增大，所以，高电阻合金都是固溶体合金。单相固溶体在电解质中不会象多相固溶体那样构成微电池，故单相固溶体合金的耐蚀性较高。,B%,A,B,s,b,HB,B%,A,B,3,必须指出，双相合金，特别是含共析体和共晶体的合金的机械性能，与其组织的细密程度有关。组织细密、强度、硬度升高。,2.,两相混合物当合金为两相混合物时,(,如,P,、,P+F,等,),。合金的性能大致为两相的体积加权平均值。,=,1,V1+,2,V2HB=HB1,V1+HB2,V2,3.,碳钢的机械性能,400MPa,800MPa,1200MPa,HB,(100HB),(200HB),(300HB,),0,0.4,0.8,1.2,a,k,d,y,s,b,s,b,HB,60%,14J/cm,2,d,y,40%,12J/cm,2,20%,8J/cm,2,a,k,C%,铁素体,珠光体,渗碳体,1.,相图与材料工艺性的关系,(1),铸造工艺性,有较好的流动性，产生分散缩孔,(,缩松,),的倾向小。共晶或近共晶合金,3-23,集中缩孔,分散缩孔,缩孔倾向,流动性,3.3.3,相图与加工工艺之间的关系,(,2),锻压工艺性,锻压要求材料有较好的塑性和较小的变形抗力,(,强度,),。,奥氏体区好,2.,制定工艺参数,相图是制定热加工及热处理工艺参数的重要依据,。,补充题（是非题）,过冷是结晶的必要条件，它能保证结晶过程自发进行。,金属结晶时，增大过冷度可以细化晶粒。,金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。,金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。,材料的,E,值越大，其塑性越差。,材料硬度越低，其切削加工性能就越好,测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用,HRC,。,铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金。,过共晶合金发生共晶反应的液相成分与共晶合金成分是一致的。,珠光体是单相组织。,思考题,从原子结合的观点来看，金属、陶瓷、高分子材料有何主要区别？在性能上有何表现？,在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施。,在冷拔钢丝生产过程中，常要穿插几次中间退火工序才能拉到最终所需尺寸。如不中间退火，一直拉拔到最终尺寸，钢丝表面常出现裂纹甚至中途拉断。这是为什么？试述中间退火的原理及其应用。,请解释下列现象：,大多数铸造合金都选用共晶成分或接近共晶成分。,若要提高共晶成分的铸件的性能，往往增加浇铸时的过冷度。,若常温下存在固溶体,+,化合物两相，不易进行冷变形，往往把它加热至单相固溶体态进行热变形。,