第三章鐵碳合金相圖

第三章鐵碳合金相圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章鐵碳合金相圖純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變Fe–C相圖的基礎(chǔ)知識。形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。Fe-Fe3C相圖的建立與分析。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響。Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用。第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)Fe-C相圖的基礎(chǔ)知識2.鐵與碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.穩(wěn)定的化合物可以作為一個獨的組元。4.Fe–C二元相圖。1.純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.純鐵的的同素異晶轉(zhuǎn)變1394°C912°C體心立方面心立方密排六方δ-Feγ-Feα-Fe第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月純鐵的冷卻曲線1394℃1534℃10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912℃δ-Fe

α-Feγ-Fe第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Fe-C相圖Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)

形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能

一.組元

*鐵(ferrite)

*滲碳體(Cementite)第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二.基本組織1.鐵素體(F)

碳溶于α–Fe中的間隙固溶體。

第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.奧氏體(A)碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體。第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體組織金相圖第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

滲碳體(Fe3C)

鐵與碳形成的金屬化合物。

第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月滲碳體組織金相圖第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4.珠光體

(P)鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.萊氏體(Ld)奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)Fe-Fe3C相圖的建立與分析一.Fe-Fe3C相圖的建立共晶反應(yīng)相圖共析反應(yīng)相圖第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

Fe-Fe3C

相圖FeT°Fe3C第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe-Fe3C相圖第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二.Fe-Fe3C相圖的分析五個重要的成份點:P、S、E、C、K。四條重要的線:EF、ES、GS、FK。兩個重要轉(zhuǎn)變:共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。二個重要溫度:1148℃、727℃。第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LB

+

H

AJ1495℃3.共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:AS

(

FP

+Fe3C)P

727℃2.共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LC

(

AE

+Fe3C)Le

1148℃第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三.典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析工業(yè)純鐵(ingotiron)共析鋼(eutectoidsteel)亞共析鋼(hypoeutectoidsteel)過共析鋼(hypereutectoidsteel)共晶白口鐵(eutectoidwhiteiron)亞共晶白口鐵(hypoeutectoidwhiteiron)過共晶白口鐵(hypereutectoidwhiteiron)第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.工業(yè)純鐵(Wc<0.0218%)第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.共析鋼

(Wc=0.77%)第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月共析鋼組織金相圖第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.亞共析鋼(Wc=0.45%)第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

亞共析鋼組織金相圖第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4.過共析鋼(Wc=1.2%)第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月過共析鋼組織金相圖第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月5.共晶白口鐵(Wc=4.3%)第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶白口鐵組織金相圖第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月6.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%)第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月亞共晶白口鐵組織金相圖第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月7.過共晶白口鐵(Wc=5.0%)第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

過共晶白口鐵組織金相圖第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

組織組成物:F;Fe3CF;P0.77-0.45F=100%=43%0.77-0.020.45-0.02P=100%=57%0.77-0.02相組成物:6.69-0.45F=100%=94%6.69-0.02P=1–WF=57%Fe3C=1-WF=6%0.020.450.776.69第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對平衡組織的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對力學(xué)性能的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對工藝性能的影響。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對平衡組織的影響第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對

力學(xué)性能的影響第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對工藝性能的影響對鑄造性能的影響。對鍛造性能的影響。對焊接性能的影響。對切削加工性能的影響。第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

第五節(jié)Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用選擇材料方面的應(yīng)用制定熱加工工藝方面的應(yīng)用第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一.選擇材料方面的應(yīng)用1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。2.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼鐵的冶煉高爐煉鐵鑄鐵錠生產(chǎn)鑄鐵件煉鋼生鐵轉(zhuǎn)爐平爐電爐生產(chǎn)鋼件第47頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼電弧爐煉鋼第48頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.煉鐵的冶金反應(yīng)特點:還原反應(yīng)Fe2O3Fe3O4FeOFeCO氣體高溫第49頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.煉鋼的冶金反應(yīng)特點:氧化反應(yīng)煉鋼生鐵鋼氧化反應(yīng)第50頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.沸騰鋼(boilingsteel)

鋼液在澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。機(jī)械性能不均勻,沖擊韌性差,常用于要求不