工程材料-鐵碳合金結晶

1、 Fe 1 2 3 4 5 6 6.69C%140012001000 800 600 400 200溫溫度度 / CEFDBAJNSGPKQLLLFe3CFe3CFe3C HFe-Fe3C相圖相圖 鐵碳合金相圖是研究平衡條件下鐵碳合金的成分、溫鐵碳合金相圖是研究平衡條件下鐵碳合金的成分、溫度和組成相之間的關系及其變化規(guī)律的圖形。度和組成相之間的關系及其變化規(guī)律的圖形。需要掌握知識點需要掌握知識點相圖中重要的點、線和相區(qū)。相圖中重要的點、線和相區(qū)。相圖中的重要轉變及產物。相圖中的重要轉變及產物。分析典型成分鐵碳合金的結晶過程，分析室溫下得到的分析典型成分鐵碳合金的結晶過程，分析室溫下得到的相和組

2、織組成物。相和組織組成物。會用杠桿定律計算室溫下相和組織組成物的質量分數(shù)。會用杠桿定律計算室溫下相和組織組成物的質量分數(shù)。鐵碳合金的成分組織性能關系及其應用鐵碳合金的成分組織性能關系及其應用。1394 912 -Fe-Fe -Fe-Fe-Fe-Febccbccfccfccbccbcc 符合形核、長大的結晶規(guī)律符合形核、長大的結晶規(guī)律固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力范圍內，具有二種或二種以上范圍內，具有二種或二種以上晶格結構的現(xiàn)象晶格結構的現(xiàn)象 轉變過程恒溫、可逆轉變過程恒溫、可逆純鐵的同素異構轉變純鐵的同素異構轉變工業(yè)純鐵中常含有0.0218%的碳及其它雜質。純鐵及其同素異

3、構轉變純鐵及其同素異構轉變FeFe3CFe2C FeCCC%(at%) 組元：組元：Fe、 Fe3C 鐵碳合金的相鐵碳合金的相(1)液相液相 L(2)相相：高溫鐵素體，在：高溫鐵素體，在1394以上存在以上存在鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。l 組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。高塑性、高塑性、強度低、強度低、無磁無磁，鋼材熱加工都在鋼材熱加工都在 區(qū)進行。區(qū)進行。l 碳鋼室溫組織中無奧氏體。碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體奧氏體高溫l 由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳中的溶解度很小，

4、因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在?；蚴男问酱嬖凇 Fe3C相根據生成條件不同有條狀、網狀、片狀、粒狀相根據生成條件不同有條狀、網狀、片狀、粒狀等形態(tài)。等形態(tài)。 鑄鐵中的石墨鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體鋼中的滲碳體eeddLLLL、,FeTFe3CCDEF1148727LL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C6.69%C( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CA+ Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相圖共晶相圖( P+Fe3C )GSPQAFA+F( F+ Fe3C )PP+FP+Fe3C共析相圖共析相圖0.77%C0.02

5、18%CANBHJ包晶相圖包晶相圖 6.69珠光體珠光體L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3Cl珠光體的組織特點是珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布兩相呈片層相間分布,性性能介于兩相之間。能介于兩相之間。 PSK線又稱線又稱A1線線 。 相區(qū)相區(qū) 五個單相區(qū)：五個單相區(qū)：液相區(qū)液相區(qū)(L):ABCD以上區(qū)域以上區(qū)域 固溶體區(qū)：固溶體區(qū)：AHNA奧氏體區(qū)奧氏體區(qū)( )：NJESGN鐵素體區(qū)鐵素體區(qū)( ): GPQ以左以左滲碳體區(qū)滲碳體區(qū)(Fe3C): DFK直線直線 七個兩相區(qū)七個兩相區(qū): L+ 、L+ 、L+Fe3C、 + 、 +Fe3C、 + 、 +Fe3C ABCD

6、FENGPSKQJHA(A() )L LF(F() )Fe-FeFe-Fe3 3C C 相圖相圖T()T()wC（%）FeFeFeFe3 3C CLALACFeL3AF CFeA3CFeF36.69%l鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類： 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵(L+Ld-Ld (A+Fe3C共晶)-Ld (A+Fe3C共晶+Fe3CII)-Ld(P+Fe3CII+Fe3C) 36.694.3100%35.7%6.690.0008100%35.7%64.3%Fe CQQ合金在12點間析出 。到2點，液相成分變到C點,并轉變?yōu)長d。23點間從中析出Fe3C，一次的F

7、e3C被共晶 襯托出來。到3點， 轉變?yōu)镻。6 亞共晶白口鐵結晶過程亞共晶白口鐵結晶過程6 亞共晶白口鐵結晶過程亞共晶白口鐵結晶過程相 組 成 物： F、Fe3C組織組成物： P+Fe3CII+Ld6 亞共晶白口鐵結晶過程亞共晶白口鐵結晶過程LdP+Fe3CII 12點間從液相中析出Fe3C, 這種滲碳體稱一次滲碳體，用 Fe3C表示，呈粗條片狀。到2點，余下的液相成分變到C點并轉變?yōu)長d。DFK3Fe3C1247 過共晶白口鐵結晶過程過共晶白口鐵結晶過程7 過共晶白口鐵結晶過程過共晶白口鐵結晶過程相組成物： F、Fe3C; 組織組成物： Fe3C+Ld7 過共晶白口鐵結晶過程過共晶白口鐵結晶

8、過程F%= Fe3C%= Fe3C%= Ld%=Ld%= 鋼鋼鐵素體鐵素體 亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析鋼共析鋼白白 口口 鑄鑄 鐵鐵二次滲碳體二次滲碳體工工業(yè)業(yè)純純鐵鐵珠光體珠光體萊氏體萊氏體一次滲碳體一次滲碳體Fe3C鋼鋼 鐵鐵分分 類類組織組組織組成物相成物相對量對量%相組成相組成物相對物相對量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體三次滲碳體l 0.77%C時，組織為時，組織為100% P, 鋼的性能即鋼的性能即P的性能。的性能。l 0.9%C，F(xiàn)e

9、3C為晶界連續(xù)網狀，為晶界連續(xù)網狀，強度下降強度下降, 但硬度但硬度仍上升。仍上升。l 2.11%C，組織，組織中有以中有以Fe3C為基為基的的Ld,合金太脆。合金太脆。鑄鑄造造焊縫組織焊縫組織模鍛模鍛切削加工的基本形式切削加工的基本形式車車刨刨鉆鉆銑銑磨磨l 組織組成物在鐵碳合金相圖上的標注組織組成物在鐵碳合金相圖上的標注 + Fe3C + Fe3C FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LdLdLd+ Fe3CLd+ Fe3CLdP+ Fe3C+LdP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度溫度l鐵碳合金相圖的應用鐵碳合金相圖的應用1. 1. 選材料方面的應用；選材料方面的應用； 2. 2. 制定熱加工工藝方面的應用制定熱加工工藝方面的應用在鑄造生產方面，根在鑄造生產方面，根據相圖可以確定鑄鋼據相圖可以確定鑄鋼