铁碳合金相图解析演示课件.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,任务三 铁碳合金相图,衡阳财经工业职业技术学院,机械工程系,1,教学目的与要求,掌握Fe-C合金的基本相、组织以及它们的性能特点。,掌握Fe-Fe3C相图特征点、线的含义及区域组织分析。,熟悉典型铁碳合金结晶过程及Fe-Fe3C相图的应用,2,知识点一、铁碳合金的组元与基本相,一、纯铁的同素异构转变,图1-29 纯铁的冷却曲线及晶体结构变化,同一种元素在不同条件下,具有不同的晶体结构。当,温度等外界条件变化时，,晶格类型会发生转变，,称为,同素异构转变,3,二、铁碳全合金的基本相及其性能,1、液相。铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称为,液相，用符号L表示。,2、铁素体。碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，,用符号F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，因此，铁,素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，,但具有良好的塑性、韧性。,4,二、铁碳全合金的基本相及其性能,3、奥氏体。碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，,用符号A表示。,4、渗碳体。渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，,它的分子式为Fe3C，渗碳体既是组元，又是基本相。,5、珠光体。用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间,的机械机械混合物。,6、莱氏体 用符号Ld表示，奥氏体和渗碳体所组成的共晶体。,5,知识点二 FeFe3C相图分析,图1-30 Fe-Fe,3,C相图,6,简化的Fe-Fe3C相图,7,1、主要特性点,表1-4简化Fe-Fe3C相图中的特性点,特性点符号,温度/,c,（%）,含义,A,1538,0,熔点：纯铁的熔点,C,1148,4.3,共晶点：发生共晶转变L,4.3,Ld(A,2.11%,+Fe,3,C,共晶,),D,1227,6.69,熔点：渗碳体的熔点,E,1148,2.11,碳在-Fe中的最大溶解度点,G,912,0,同素异构转变点,S,727,0.77,共析点：发生共析转变A,0.77%,p(F,0.0218%,+Fe,3,C,共析,),P,727,0.0218,碳在-Fe中的最大溶解度点,Q,室温,0.0008,室温下碳在-Fe中的溶解度,8,2、主要特性线,（1）AC线 液体向奥氏体转变的开始线。即：LA。,（2）CD线 液体向渗碳体转变的开始线。即：LFe3C。,ACD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。,（3）AE线 液体向奥氏体转变的终了线。,（4）ECF水平线 共晶线。,AECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。,（5）ES线 又称Acm线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线。即：LFe3C。,（6）GS线 又称A3线，,（7）GP线 奥氏体向铁素体转变的终了线。,（8）PSK水平线 共析线（727），又称A1线。,（9）PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。,9,3、相区,（1）单相区 简化的Fe-Fe3C相图中有F、A、L和Fe3C,四个单相区。,（2）两相区 简化的Fe-Fe3C相图中有五个两相区，即,L+A两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C两相区、A+F两相,区和F+Fe3C两相区。,每个两相区都与相应的两个单相区相邻；两条三相共存线，,即共晶线ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析线PSK，A、F,和Fe3C三相共存。,10,知识点三 典型合金的结晶过程及组织,根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为：,1）工业纯铁 c0.0218%。,2）钢 0.0218%c2.11又可分为：,亚共析钢 0.0218%c0.77%；,共析钢 c=0.77%；,过共析钢 0.77%c2.11%。,3）白口铸铁 2.11%c6.69%，又可分为以下三种：,亚共晶白口铸铁 2.11%c4.3%,共晶白口铸铁 c=4.3%,过共晶白口铸铁 4.3%c6.69%,11,一、共析钢的结晶过程分析,图1-32 典型铁碳合金结晶过程分析,12,图1-33 共析钢结晶过程示意图,13,二、亚共析钢的结晶过程分析,图1-34 亚共析钢结晶过程示意图,图1-35为亚共析钢的,显微组织,14,三、过共析钢的结晶过程分析,图1-36 过共析钢结晶过程示意图,图1-37 过亚共析钢的显微组织,15,四、共晶白口铸铁的结晶过程分析,图1-38 共晶白口铸铁结晶过程示意图,图1-39共晶白口铸铁的显微组织,16,五、亚共晶白口铸铁的结晶过程分析,图1-41亚共晶白口铸铁的显微组织,图1-40 亚共晶白口铸铁结晶过程示意图,17,六、过共晶白口铸铁的结晶过程分析,图1-43 过共晶白口铸铁结晶过程示意图,18,知识点四 Fe-Fe3C相图的应用,一、,碳含量对铁碳合金平衡组织及性能的影响,图1-44室温下铁碳合金含碳量与平衡组织组成,物及相组成物间的定量关系,19,图1-45含碳量对钢力学性能的影响,20,二、Fe-Fe3C相图在工业中的应用,1、在选材方面的应用,Fe-Fe3C相图反映了铁碳合金组织和性能随成分的变化规律。这样，,就可以根据零件的工作条件和性能要求来合理的选择材料。例如，,桥梁、船舶、车辆及各种建筑材料，需要塑性、韧性好的材料，可选,用低碳钢（c=0.1%0.25%）；对工作中承受冲击载荷和要求较高,强度的各种机械零件，希望强度和韧性都比较好，可选用中碳钢,（c=0.25%0.65%）；制造各种切削工具、模具及量具时，需要高,的硬度、而耐磨性，可选用高碳钢（c=0.77%1.44%）。,对于形状复杂的箱体、机器底座等，可选用熔点低、流动性好的铸铁材料。,21,2、在铸造生产上的应用,由Fe-Fe3C相图可见，共晶成分的铁碳合金熔点低，结晶,温度范围最小，具有良好的铸造性能。因此，在铸造生产中，,经常选用接近共晶成分的铸铁。,图1-46 铁碳相图与铸锻,工艺间的关系,22,3、在锻压生产上的应用,钢在室温时组织为两相混合物，塑性较差，变形困难。而奥氏体的强,度较低，塑性较好，便于塑性变形。因此在进行锻压和热轧加工时，,要把坯料加热到奥氏体状态。加热温度不宜过高，以免钢材氧化烧损,严重，但变形的终止温度也不宜过低，过低的温度除了增加能量的消,耗和设备的负担外，还会因塑性的降低而导致开裂。所以，各种碳钢,较合适的锻轧加热温度范围是：始锻轧温度为固相线以下100200；,终锻轧温度为750850。对过共析钢，则选择在PSK线以上某一温,度，以便打碎网状二次渗碳体。,23,4、在焊接生产上的应用,焊接时，由于局部区域（焊缝）被快速加热，所以从焊缝到母材各区域,的温度是不同的，由Fe-Fe3C相图可知，温度不同，冷却后的组织性能,就不同，为了获得均匀一致的组织和性能，就需要在焊接后采用热处理,方法加以改善。,5、在热处理方面的应用,从Fe-Fe3C相图可知，铁碳合金在固态加热或冷却过程中均有相的变化，所以钢和铸铁可以进行有相变的退火、正火、淬火和回火等热处理。此外，奥氏体有溶解碳和其它合金元素的能力，而且溶解度随温度的提高而增加，这就是钢可以进行渗碳和其它化学热处理的缘故。,24,