3.--材料的凝固与铁碳相图资料.ppt

第三章结晶铁碳合金相图物质由液态转变为固态的过程称为凝固。
物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。
物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变。因而结晶过程是相变过程。第一节纯金属的结晶一、冷却曲线与过冷
1、冷却曲线
金属结晶时温度与时间的关系曲线称冷却曲线。曲线上水平阶段所对应的温度称实际结晶温度T1。
曲线上水平阶段是由于结晶时放出结晶潜热引起的.2、过冷与过冷度
纯金属都有一个理论结晶温度T0(熔点或平衡结晶温度)。在该温度下,液体和晶体处于动平衡状态。
结晶只有在T0以下的实际
结晶温度下才能进行。液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。
理论结晶温度与实际结晶温度的差T称过冷度
T=T0–T1
过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。三、同素异构转变-Fe、-Fe为体心立方结构(BCC)，-Fe为面心立方结构(FCC)。都是铁的同素异构体。相图中，结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相线。第三节铁碳合金相图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。铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.一、铁碳合金的组元和相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℃时最大为2.11%。⑶渗碳体：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。
Fe3C硬度高、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零二、铁碳合金相图的分析⒉特征线
⑴液相线—ABCD，
固相线—AHJECFD
⑵三条水平线：
HJB：包晶线LB+δH⇄J
ECF：共晶线LC⇄E+Fe3C
共晶产物是与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Le表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。PSK：共析线
S⇄FP+Fe3C
共析转变的产物是与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。⑶其它相线
GS,GP—⇄固溶体转变线,GS又称A3线。
HN,JN—δ⇄固溶体转变线，
ES—碳在-Fe中的固溶线。又称Acm线。
PQ—碳在-Fe中的固溶线。⑶三个三相区：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三条水平线三、典型合金的平衡结晶过程⑶白口铸铁
(2.11~6.69%C)
铸造性能好,硬而脆
①亚共晶白口铸铁
(2.11~4.3%C)
②共晶白口铸铁(4.3%C)
③过共晶白口铸铁
(4.3~6.69%C)㈠工业纯铁的结晶过程
合金液体在1-2点间转变为，3-4点间→，5-6点间→。到7点，从中析出Fe3C。工业纯铁的结晶过程随温度下降，Fe3CⅢ量不断增加，合金的室温下组织为F+Fe3CⅢ。
室温下Fe3CⅢ最大量为:㈡共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程珠光体在光镜下呈指纹状.
变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为：室温下，珠光体中两相的相对重量百分比是多少？亚共析钢的结晶过程亚共析钢室温下的组织为F+P。
在0.0218~0.77%C范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。㈣过共析钢的结晶过程
合金在1~2点转变为,到3点,开始析出Fe3C。从奥氏体中析出的Fe3C称二次渗碳体,用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈网状分布.过共析钢的结晶过程过共析钢室温组织为P+Fe3CⅡ。
Fe3CⅡ量随含碳量而增加,含碳量为2.11%时,Fe3CⅡ量最大：