鐵碳合金相圖

1、鐵碳合金相圖,1、教學目標 通過教學使學生掌握鐵碳合金相圖的構成，鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖的意義及應用。 2、教學重點 鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導意義，鐵碳合金的成分、組織、性能之的關系。 3、教學難點 鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導意義，鐵碳合金的成分、組織、性能之的關系。,（一）鐵碳合金的基本組元與基本相,（1）液相 鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱為液相，用符號L表示。 （2）鐵素體 碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體，用符號F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，在室溫時幾乎為零（0.0008%），在727時溶解度最大，為0.0218%。,（一）鐵

2、碳合金的基本組元與基本相,（2）鐵素體 性能： 與純鐵相似，強度、 硬度低，而塑性和韌性好。 組織： 呈明亮的多邊形晶粒， 晶界曲折。,（一）鐵碳合金的基本組元與基本相,（3）奧氏體 碳溶于Fe中形成的間隙固溶體，用符號A表示。 727 溶碳量0.77% 1148 溶碳量2.11% 性能：有一定的強度和硬度， 塑性和韌性好，適于 進行鍛壓加工。 組織：與鐵素體相似， 晶粒呈多邊形， 但晶界較鐵素體平直。,（一）鐵碳合金的基本組元與基本相,（4）滲碳體 鐵和碳形成的一種具有復雜晶格的間隙化合物，用化學分子式Fe3C 表示。 滲碳體中碳的含量為6.69%，熔點為1227。 性能：硬度很高，脆性很大

3、，塑性極差。 組織：常以片狀、球（粒）狀和網(wǎng)狀等不同形態(tài)存在。 Fe3C是一個亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨，即: Fe3C 3FeC(石墨),（一）鐵碳合金的基本組元與基本相,（5）珠光體 鐵素體F與滲碳體Fe3C組成的機械混合物，用符號P表示，其中碳的含量為0.77%。 性能：力學性能介于鐵素體和滲碳體兩者之間。 （6）萊氏體 碳的含量為4.3%的液態(tài)鐵碳合金冷卻到1148時，由液態(tài)中同時結(jié)晶出的奧氏體A和滲碳體Fe3C的機械混合物稱為萊氏體，用符號Ld表示。在727以下由珠光體和滲碳體組成的機械混合物稱為變態(tài)萊氏體，用符號Ld表示。 性能：硬度高，塑性差。,（二）鐵碳合金相

4、圖分析,合金相圖：在平衡條件下給定合金系中合金的成分、溫度、和組織狀態(tài)之間關系的坐標圖形。 合金相圖是在全面了解合金的組織隨成分、溫度變化規(guī)律，對合金系中不同成分的合金進行試驗，觀察分析其在極其緩慢加熱、冷卻過程中內(nèi)部組織的變化，繪制而成的圖形。 二元合金相圖：具有兩個組元的合金相圖。它是研究二元合金結(jié)晶過程和組織變化的簡單圖解。 鐵碳合金相圖：表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化規(guī)律的簡明圖解，它是選擇材料和制定有關熱加工工藝的重要依據(jù)。,（二）鐵碳合金相圖分析,圖中右上部分為共晶相圖 當兩組元在液態(tài)時無限互溶，在固態(tài)時有限互溶，而且發(fā)生共晶反應，所

5、構成的相圖稱為共晶相圖。,（二）鐵碳合金相圖分析,圖中右上部分為共晶相圖 由一種成分固定的液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構都不相同的新的固相的過程，稱為共晶反應。,（二）鐵碳合金相圖分析,圖中左下部分為共晶相圖 自某種均勻一致的固相在中同時析出兩種化學成分和晶格結(jié)構完全不同的新固相的轉(zhuǎn)變過程，稱為共析反應。,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （1）A點 純鐵的熔點,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （2）C點 共晶點,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （3）D點 滲碳體的熔點,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C

6、相圖中的特征點 （4）E點 碳在奧氏體 中的最大溶解度,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （5）F點 滲碳體的成分,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （6）G點 -Fe -Fe 同素異構轉(zhuǎn)變點,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （7）S點 共析點,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （8）K點 滲碳體的成分,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （9）P點 碳在鐵素體中 的最大溶解度,（二）鐵碳合金相圖分析,1、Fe-Fe3C相圖中的特征點 （10）Q點 600或常溫下 碳在鐵素體

7、中 的最大溶解度,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,ACD線是液相線， 該線以上為液相， 用L表示。,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,AECF線是固相線， 該線以下是固相。,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,ECF線是共晶線（1148）， 在相圖中，WC=2.116.69 的鐵碳合金都要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。,（二）鐵碳合金相圖分析,

8、2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,ES線是碳在奧氏體中的溶解度曲線。 隨溫度的降低，碳在奧氏體中的 溶解度沿ES線從2.11%變化至0.77%。 由于奧氏體中含碳量的減少， 將從奧氏體中沿晶界析出滲碳體， 稱為二次滲碳體（Fe3C）,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,GS線是冷卻時奧氏體開始 析出鐵素體，或加熱時鐵素體 全部溶入奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度線。 GS線又稱為A3線。,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵

9、碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,PSK線是共析線（727） PSK線又稱為A1線。 在相圖中，WC=0.02186.69 的鐵碳合金都要發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,（二）鐵碳合金相圖分析,2、Fe-Fe3C相圖中的主要特征線,PQ線是碳在鐵素體中的 溶解度曲線。 隨溫度的降低，碳在鐵素體 中的溶解度沿PQ線從0.0218%變 化至0.0008%。 由于鐵素體中含碳量的減少， 將從鐵素體中沿晶界析出滲碳體， 稱為三次滲碳體（Fe3C）。,（二）鐵碳合金相圖分析,3、Fe-Fe3C相圖中的相區(qū) (1)單相區(qū) 相圖中有F、A、

10、L和Fe3C四個單相區(qū)。,（二）鐵碳合金相圖分析,3、Fe-Fe3C相圖中的相區(qū) (2)兩相區(qū) 相圖中有A+F、L+A、 F+ Fe3C 、L+ Fe3C和 A+Fe3C五個兩相區(qū)。,（三）典型鐵碳合金的室溫組織與分類,由于鐵碳合金的成分不同，室溫下將得到不同的組織。根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵三種。 1.工業(yè)純鐵 WC0.0218%，室溫組織為F。 2.鋼 0.0218%Wc2.11% 按室溫顯微組織又分為： 亞共析鋼 0.0218% Wc0.77% 組織為P + F 共析鋼 Wc=0.77% 組織為P 過共析鋼 0.77%Wc2.11% 組織為P

11、+ Fe3C,（三）典型鐵碳合金的室溫組織與分類,3.白口鑄鐵 2.11% Wc 6.69% 按室溫顯微組織又分為： 亞共晶白口鑄鐵 2.11% Wc 4.3% 組織為珠光體 + 滲碳體 + 變態(tài)萊氏體 共晶白口鑄鐵 Wc = 4.3% 組織為變態(tài)萊氏體 過共晶白口鑄鐵 4.3% Wc 6.69% 組織為變態(tài)萊氏體 + 一次滲碳體,（四）含碳量與鐵碳合金組織及性能的關系,1.鐵碳合金含碳量與組織的關系,2.鐵碳合金含碳量與力學性能的關系,（五）鐵碳合金相圖的應用,（1）在材料選用方面的應用 需塑性、韌性高選用含碳量較低的材料 需強度、塑性、韌性高選用含碳量適中的材料 需硬度高耐磨性好選用含碳量高的材料 灰口鑄鐵由于流動性好常用于