铁碳合金图及其解析.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,*,3.5,铁碳合金相图,需要,掌握,的知识点,Fe-Fe,3,C,相图中重要的点、线和相区。,Fe-Fe,3,C,相图中的重要转变及产物。,应用,Fe-Fe,3,C,相图分析典型成分铁碳合金的结晶过程。分析室温下得到的相和组织组成物。,碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响,。,一、铁碳合金组织,（一）、,Fe-Fe,3,C,相图的组元,1,Fe,组元,性能特点,强度低、硬度低、韧性、塑性好,2,Fe,3,C,性能特点,熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,抗拉强度,b,=,180,230MPa,延伸率,=30,50,断面收缩率,=70,80,a,k,=1.6 10,2 10 J/,6,6,硬度,50HB,80HB,抗拉强度,b,=,30MPa,硬度,800HB,=0,=0,a,k,=0,(,二,),、,纯铁的的同素异构转变,1394,C,912,C,体心立方,面心立方,体心立方,-Fe,-Fe,-Fe,固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象,同素异构转变,纯铁的冷却曲线,1394,1538,1000,600,800,1200,温度,时间,1600,1500,500,700,900,1100,1300,1400,912,-Fe,-Fe,-Fe,（三）、,Fe-Fe3C,相图中的相和组织,1,液相L,2,相,铁素体,F,（,C,固溶到,-Fe,中的间隙式固溶体）,强度、硬度低、塑性好,（室温：,C%=0.0008%,727,度：,C%=0.0218%,）,铁素体显微组织,3,相、,A,奥氏体,（,C,固溶到,-Fe,中的间隙式固溶体）,强度低，易塑性变形,4,Fe,3,C,金属化合物,性能特点,熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,5,珠光体,P,（铁素体和渗碳体的共析混合物）,抗拉强度,b,=77,0MPa,延伸率,=20,3,5,断面收缩率,=,40,60,a,k,=,3 10,4 10 J/,5,5,A,0.77,F,0.0218,+Fe,3,C,或,A,0.77,P,0.77727,727,硬度,180HB,6,莱氏体,高温莱氏体,Le,（奥氏体和渗碳体的共晶混合物）,L,4.3,1148,Le,4.3,低温莱氏体,Le,硬而脆，塑性、韧性几乎为零。,二、铁碳相图分析,相图：,表示在平衡状态下，合金系的相与温度、成分之间关系的图形。（又称状态图，平衡图）,相图的建立,Fe-Fe,3,C,相图,Fe,T,Fe,3,C,Fe-Fe,3,C,相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,L+Fe,3,C,4.3%C,2.11%C,0.0218%C,6.69%C,Fe,Fe,3,C,T,(A+Fe,3,C),Ld,Ld+Fe,3,C,A+Ld+Fe,3,C,F,A+F,A+,Fe,3,C,(F+Fe,3,C),P,P+F,0.77%C,P+Fe,3,C,Ld,Ld+Fe,3,C,P+Ld+Fe,3,C,K,共晶,相图,共析相图,匀晶相图,(P+Fe,3,C),Fe-Fe,3,C,相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,4.3%C,2.11%C,0.0218%C,6.69%C,Fe,Fe,3,C,T,Ld,Ld+Fe,3,C,A+Ld+Fe,3,C,F,A+F,P,0.77%C,Ld,K,(P+Fe,3,C),P+Ld+Fe,3,C,Ld+Fe,3,C,P+F,P+Fe,3,C,(F+Fe,3,C),A+,Fe,3,C,L+Fe,3,C,(A+Fe,3,C),相图中的主要点,（,14,个）,（,1,）,组元的熔点,：,A(0,1538),铁的熔点,D(6.69,1227)Fe,3,C,的熔点,（,2,）,同素异构转变点,G,（,0,，,912,）,g,Fe,a-,Fe,（,3,）,碳在铁中最大溶解度点,P,（,0.0218,，,727,）,碳在,a-,Fe,中的最大溶解度,E,（,2.11,，,1148,）,碳在,g-,Fe,中的最大溶解度,Q,（,0.0008,，,RT,）,室温下碳在,a-,Fe,中的溶解度,三相共存点,S,（,共析点）（,g,s,a,P,Fe,3,C,）,C,（共晶点）（,g,E,L,C,Fe,3,C,）,相图中的线,液相线,(,):,其上体系为液相，,(,结晶时液相的成分变化线,),固相线,（）：其下为固相，,(,结晶时固相的成分变化线,),表示恒温转变的线,：,ECF,线,(,共晶转变,),，,PSK,线,(,共析转变,),相图中的相区,单相区（,4,个）,L,、,F,、,A,、（,Fe,3,C,）,两相区（,5,个）,L+Fe,3,C,，,L+,A,A+,F,A+,Fe,3,C,F,+,Fe,3,C,固溶度线,：,ES,：,碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线 （温度,，溶解度,）；（,0.77%-2.11%,）,PQ,：,碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度,，溶解度,）,(0.0008%,0.0218%),同素异构转变线,：,NH,和,NJ,，,GS,和,GP,4 Fe-Fe,3,C,相图中的转变,强调！,根据相图规则，两个单相区之间必然夹一个,两相区,，两相区的两个相就由这两个单相区的相组成。,L,C,A,E,+Fe,3,C,1148,莱氏体,Ld,莱氏体,Ld,：,A,与,Fe,3,C,的机械混合物,成分：,4.3%C,性能：硬而脆,形态：点状、短条状,A,分布于,Fe,3,C,基体上,1,共晶转变,2,共析转变,A,S,F,P,+Fe,3,C,727,珠光体,P,珠光体,P,：,F,与,Fe,3,C,的机械混合物,成分：,0.77%C,性能：适中，介于,F,和,Fe,3,C,之间,形态：层片状，粒状,Ld,降温到,727,时，,A,P,，,因此：,Ld,(A+Fe,3,C),Ld,(P+Fe,3,C),低温莱氏体,Ld,：,P,和,Fe,3,C,的机械混合物 （变态莱氏体）,三,铁碳,合金的,平衡,结晶过程,Fe-C,合金分类,工业纯铁,C%0.0218%,钢,0.0218%,C%2.11%,亚共析钢,0.77%,共析钢,0.77%,过共析钢,0.77%,白口铸铁,2.11%,C%,6.69%,亚共晶白口铁,4.3%,共晶白口铁,4.3%,过共晶白口铁,4.3%,类型,亚共析钢,共析钢,过共析钢,钢号,20,45,60,T8,T10,T12,碳质量分数,0.20,0.45,0.60,0.80,1.00,1.20,几种常见碳钢,(1),工业纯铁,(C%0.0218%),结晶过程,室温组织,F,+,Fe,3,C,(,微量,),500,(2),共析钢,(C%=0.77%),结晶过程,室温组织,:,层片状,P,(,F,+,共析,Fe,3,C,)500,珠光体,强度较高，塑性、韧性和硬度介于,Fe,3,C,和,F,之间。,(3),亚共析钢,(C%=0.4%),结晶过程,室温组织,:,F,+,P,，,500,(4),过共析钢,(C%=1.2%),结晶过程,室温组织,:,P,+,Fe,3,C,II,400,5),共晶白口铁,(C%=4.3%),结晶过程,室温组织,:,（低温）,莱氏体,Le,（,P,+,Fe,3,C,II,+,共晶,Fe,3,C,）,500,莱氏体,Le,的性能：,硬而脆,(,),亚共晶白口铁,(C%=3%),结晶过程,室温组织,:,Le,+,P,+,Fe,3,C,II,200,(,),过共晶白口铁,(C%=3%),结晶过程,室温组织,:,Le,+,Fe,3,C,I,500,标注了组织组成物的相图,四,碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响,碳的质量分数对,平衡组织,的影响。,碳的质量分数对,力学性能,的影响。,碳的质量分数对,工艺性能,的影响。,（一）,.,碳的质量分数对平衡组织的影响,F F+P P P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,+Le,Le Le+Fe,3,C,II,Fe3C,含碳量,相对量,C%F%,，,Fe3C%,（二）,.,碳的质量分数对 力学性能的影响,HB,：取决于相及相对量,C%,HB,强度,：,C%,0.9%,塑性、韧性,：,C%,塑性、韧性,五,Fe-Fe3C,相图的应用,选择材料方面的应用,制定热加工工艺方面的应用,1.,分析零件的工作条件,根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。,2.,根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律,确定选定材料的工作范围。,一,.,选择材料方面的应用,1,、在铸造工艺方面的应用,2,、在热锻,、,热轧工艺方面的应用,3,、在热处理工艺方面的应用,二,.,制定热加工工艺方面的应用,铁碳合金相图练习题,一、名词解释,相图 铁素体 奥氏体 珠光体 渗碳体,二、间答题,1,、合金结晶有哪些类型？各自的结晶特征？,2,、按,铁碳相图，铁碳合金如何分类,？其中三种钢室温组织,是什么？,3,、含碳量为,0.4,、,0.77,、,1.2,、三种钢在,700,770,、,900,时分别各为何组织？,4,、随着钢中含碳量增加，其机械性能如何变化？其原因？,钢铁的冶炼,高炉,炼铁,铸铁锭,生产铸铁件,炼钢生铁,转炉,平炉,电炉,生产钢件,转炉炼钢,平炉炼钢,电弧炉炼钢,作业：,3.9,3.10,