《金屬材料與熱處理（第八版）》- 課件 第三章 鐵碳合金

第三章鐵碳合金§3-1合金及其組織一、合金的基本概念1.合金合金是以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而獲得的具有金屬特性的材料，即合金是由兩種或兩種以上的元素所組成的金屬材料。2.組元組成合金最簡單的、最基本的、能夠獨立存在的物質(zhì)稱為組元，簡稱元。3.相合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分稱為相。4.組織合金的組織指合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。二、合金的組織根據(jù)合金中各組元之間結(jié)合方式的不同，合金的組織可分為固溶體、金屬化合物和混合物三類。合金的組織續(xù)表無論是間隙固溶體還是置換固溶體，在其形成過程中都會使溶劑晶格發(fā)生畸變，從而使合金對變形的抗力增加。這種通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。形成固溶體時的晶格畸變a)間隙固溶體b）置換固溶體§3-2鐵碳合金的基本組織與性能鋼鐵是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的合金，它們均是以鐵和碳為基本組元的合金，故又稱為鐵碳合金。一、鐵素體(F)碳溶解在α—Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號F表示。鐵素體的晶胞示意圖鐵素體的顯微組織二、奧氏體(A)碳溶于γ—Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號A表示。

奧氏體的晶胞示意圖奧氏體的顯微組織三、滲碳體(Fe3C或Cm)滲碳體是含碳量為6.69%的鐵與碳的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C。滲碳體的晶胞示意圖四、珠光體(P)珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號P表示。珠光體的顯微組織a)光學(xué)顯微鏡觀察組織b)電子顯微鏡觀察組織五、萊氏體(Ld)萊氏體是奧氏體和滲碳體的混合物，用符號Ld表示。低溫萊氏體的顯微組織鐵碳合金基本組織的性能級特點§3-3鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻(或緩慢加熱)條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。一、鐵碳合金相圖的組成在鐵碳合金中，鐵和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等。鐵和碳形成的化合物為便于掌握和分析Fe—Fe3C相圖，將相圖上實用意義不大的部分省略，簡化后的Fe—Fe3C相圖如下。簡化后的Fe—Fe3C相圖二、Fe—Fe3C相圖中特性點、線的含義及各區(qū)域內(nèi)的組織Fe—Fe3C相圖中有七個特性點及六條特性線。1.主要特性點Fe—Fe3C相圖中的七個特性點及其溫度、含碳量和含義2.主要特性線Fe—Fe3C相圖中的六條特性線及其含義三、鐵碳合金的分類鐵碳合金的室溫組織及分類四、鐵碳合金結(jié)晶過程分析1.共析鋼圖中合金Ⅰ為含碳量0.77%的共析鋼。2.亞共析鋼圖中合金Ⅱ是含碳量為0.45%的亞共析鋼。3.過共析鋼圖中合金Ⅲ是含碳量為1.2%的過共析鋼。4.白口鑄鐵圖中合金Ⅳ是共晶白口鑄鐵，合金Ⅴ表示某一成分的亞共晶白口鑄鐵，合金Ⅵ表示某一成分的過共晶白口鑄鐵。典型合金在Fe—Fe3C相圖中的位置含碳量為0.45%的亞共析鋼的顯微組織含碳量為1.2%的過共析鋼的顯微組織共晶白口鑄鐵的顯微組織亞共晶白口鑄鐵的顯微組織過共晶白口鑄鐵的顯微組織五、鐵碳合金的成分、組織與性能的關(guān)系分析鐵碳合金的室溫組織不難發(fā)現(xiàn)，隨含碳量的增加，其組織順序為F→F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+L'd→L'd→L'd+Fe3CⅠ含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性、韌性越低，在鋼經(jīng)過熱處理后表現(xiàn)尤為明顯。對非合金鋼及低、中碳合金鋼來說，其含碳量一般不超過1.3%。六、Fe—Fe3C相圖的應(yīng)用