铁碳合金和铁碳相图资料.ppt

5铁碳合金和铁碳相图
5.1铁碳合金的组元与基本相
5.2铁碳合金相图
5.3铁碳合金成分、组织与性能的关系
5.4铁碳合金相图的应用
铁碳合金主要由铁和碳两种元素组成,包括碳钢和铸铁，是现代工农业生产上使用最多的金属材料。
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。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。5.1铁碳合金的组元与基本相铁碳合金中的相：Fe-Fe3C相图5.2铁碳合金相图1.相图分析特征点●J点：包晶点，金金在平衡结晶的过程中冷却到1495℃时，B点成分的L与H点成分的δ发生包晶反应，生成J点成分的γ：
L0.53+δ0.09===γ0.17
反应过程中L、δ、γ三相共存。
●C点：共晶点，金金在平衡结晶的过程中冷却到1148℃时,C点成分的L发生共晶反应，生成E点成分的γ和Fe3C：
L4.3===（γ2.11+Fe3C）
反应过程中L、Fe3C、γ三相共存。
(γ2.11+Fe3C)称之为莱氏体，用Ld表示。莱氏体中的Fe3C为共晶渗碳体。为蜂窝状,在显微镜下莱氏体的形态是：块状或粒状A（室温时转变成珠光体）分布在渗碳体基体上。Ld以Fe3C为基，性能硬而脆。●S点：共析点，金金在平衡结晶的过程中冷却到727℃时，S点成分的γ发生共晶反应，生成P点成分的α和Fe3C：
γ0.77=====（α0.0218+Fe3C）
反应过程中α、Fe3C、γ三相共存。
(α0.0218+Fe3C)称之为珠光体，用P表示。珠光体中的Fe3C为共析渗碳体，珠光体在显微镜下呈片层状，在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与铁素体（宽条）。强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。特征线
ABCD：液相线
AHJECFD：固相线。
HJB：包晶线，碳含量为0.09—0.53%的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生包晶反应。
ECF：共晶线,碳含量为2.11—6.69%的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生共晶反应。
PSK：共析线，碳含量为0.0218—6.69%的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生共析反应。通常称A1。
GS线：合金冷却时从γ中开始析出α的临界温度线。通常称A3。（γ＝α转变称固溶体的同素异晶转变。）
ES线:碳在γ中的固溶线，通常叫做Acm线。由于在1148℃时γ中溶碳量最大,可达2.11%，而在727℃时仅为0．77％，因此碳含量大于0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃的过程中，将从γ中析出Fe3C。析出的渗碳体称为二次渗碳体Fe3CⅡ。Acm线亦为从γ中开始析出Fe3C的临界温度线。补充：Fe-Fe3C相图中Fe3C的五种来源2.典型铁碳合金的平衡结晶过程(1)工业纯铁(C≤0．0218％)工业纯铁的结晶过程工业纯铁室温平衡状态显微组织(2)共析钢(C=0.77％)共析钢的结晶过程共析钢室温平衡状态显微组织(3)亚共析钢(0.0218＜C＜0.77％)亚共析钢的结晶过程亚共析钢的室温组织组成物为p+α。在0.0218~0.77%C范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。
含0.4％C钢中组织组成物的相对重量为：
)/(0.77-0.02)=51％;α=1-51％=49％
组成相为α、Fe3C，它们的相对重量为：
α=100%*(6.69-0.4)/6.69=94％;α=1-94％=6％
利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，可以近似估算亚共析钢的含碳量:C%=P面积%×0.77%(忽略中含碳量，P面积%=QP)(4)过共析钢(0.77＜C＜2.11％)过共析钢的结晶过程过共析钢室温平衡状态显微组织(5)共晶白口铸铁(ｃ=4.3%)共晶白口铁的结晶过程共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织(6)亚共晶白口铸铁(2.11％＜ｃ＜4.3％)亚共晶白口铁的结晶过程亚共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织(7)过共晶白口铸铁(4.3%＜c<6.69%)过共晶白口铁的结晶过程过共晶白口铸铁室温平衡状态显微组织组织组成物与相组成物标注区别主要在+Fe3C和+Fe3C两个相区.+Fe3C相区中有四个组织组成物区，+Fe3C相区中有七个组织组成物区。Fe5.3铁碳合金成分、组织与性能的关系2.成分与性能的关系：
a.硬度：随碳含量的增加，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的α减少，所以合金的硬度呈直线关系增加。
b.强度：强度是一个对组织形态很敏感的性能。随碳含量的增加，亚共析钢中P增多而α减少。P的强度比较高，其大小与细密程度有关。组织越细密，则强度值越高。α