鐵碳合金相圖解析

1、一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖1-29 純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化同一種元素在不同條件下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度等外界條件變化時，晶格類型會發(fā)生轉(zhuǎn)變，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 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。碳在-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 用符號F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，因此，鐵 素體的機(jī)械性能與純鐵相近，其強(qiáng)度、硬度較低， 但具有良好的塑性、韌性。3、奧氏體。 碳在-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體， 用符號A表示。4、滲碳體。 滲碳體是一種具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物， 它的分子式為Fe3C，滲碳

2、體既是組元，又是基本相。 5、珠光體。 用符號P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間 的機(jī)械機(jī)械混合物。6、萊氏體 用符號Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。圖1-30 Fe- Fe3C相圖簡化的Fe- Fe3C相圖 表表1-4簡化簡化Fe- Fe3C相圖中的特性點相圖中的特性點（1）AC線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始線。即：LA。（2）CD線 液體向滲碳體轉(zhuǎn)變的開始線。即：LFe3C。 ACD線統(tǒng)稱為液相線，在此線之上合金全部處于液相狀態(tài)，用符號L表示。（3）AE線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終了線。（4）ECF水平線 共晶線。AECF線統(tǒng)稱為固相線，液體合金冷卻至此線全部結(jié)晶為固體，此線以下為固相區(qū)

3、。（5）ES線 又稱Acm線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線。即：LFe3C。（6）GS線 又稱A3線，（7）GP線 奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了線。（8）PSK水平線 共析線（727），又稱A1線。（9）PQ線 碳在鐵素體中的溶解度曲線。（1）單相區(qū) 簡化的Fe- Fe3C相圖中有F、A、L和Fe3C 四個單相區(qū)。（2）兩相區(qū) 簡化的Fe- Fe3C相圖中有五個兩相區(qū)，即 L+A兩相區(qū)、L+Fe3C兩相區(qū)、A+Fe3C兩相區(qū)、A+F兩相 區(qū)和F+ Fe3C兩相區(qū)。每個兩相區(qū)都與相應(yīng)的兩個單相區(qū)相鄰；兩條三相共存線，即共晶線ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析線PSK，A、F和Fe3C三相共存。 根

4、據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為：1）工業(yè)純鐵 c0.0218%。2）鋼 0.0218%c2.11%，又可分為： 亞共析鋼 0.0218%c0.77%； 共析鋼 c=0.77%； 過共析鋼 0.77%c2.11%。3）白口鑄鐵 2.11%c6.69%，又可分為以下三種： 亞共晶白口鑄鐵 2.11%c4.3% 共晶白口鑄鐵 c=4.3% 過共晶白口鑄鐵 4.3%c6.69%圖1-32 典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析圖1-33 共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-34 亞共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-35為亞共析鋼的顯微組織圖1-36 過共析鋼結(jié)晶過程示意圖圖1-37 過亞共析鋼的顯微組織圖1-38

5、共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖圖1-39共晶白口鑄鐵的顯微組織圖1-41亞共晶白口鑄鐵的顯微組織圖1-40 亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖圖1-43 過共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖一、碳含量對鐵碳合金平衡組織及性能的影響碳含量對鐵碳合金平衡組織及性能的影響 圖1-44室溫下鐵碳合金含碳量與平衡組織組成物及相組成物間的定量關(guān)系圖1-45含碳量對鋼力學(xué)性能的影響1、在選材方面的應(yīng)用 Fe- Fe3C相圖反映了鐵碳合金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。這樣，就可以根據(jù)零件的工作條件和性能要求來合理的選擇材料。例如，橋梁、船舶、車輛及各種建筑材料，需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼（c =0.1%0.25%）；對

6、工作中承受沖擊載荷和要求較高強(qiáng)度的各種機(jī)械零件，希望強(qiáng)度和韌性都比較好，可選用中碳鋼（c =0.25%0.65%）；制造各種切削工具、模具及量具時，需要高的硬度、而耐磨性，可選用高碳鋼（c =0.77%1.44%）。對于形狀復(fù)雜的箱體、機(jī)器底座等，可選用熔點低、流動性好的鑄鐵材料。由Fe- Fe3C相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點低，結(jié)晶溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。因此，在鑄造生產(chǎn)中，經(jīng)常選用接近共晶成分的鑄鐵。 圖1-46 鐵碳相圖與鑄鍛工藝間的關(guān)系鋼在室溫時組織為兩相混合物，塑性較差，變形困難。而奧氏體的強(qiáng)度較低，塑性較好，便于塑性變形。因此在進(jìn)行鍛壓和熱軋加工時，要把坯料加熱到奧氏體狀態(tài)。加熱溫度不宜過高，以免鋼材氧化燒損嚴(yán)重，但變形的終止溫度也不宜過低，過低的溫度除了增加能量的消耗和設(shè)備的負(fù)擔(dān)外，還會因塑性的降低而導(dǎo)致開裂。所以，各種碳鋼較合適的鍛軋加熱溫度范圍是：始鍛軋溫度為固相線以下100200；終鍛軋溫度為750850。對過共析鋼，則選擇在PSK線以上某一溫度，以便打碎網(wǎng)狀二次滲碳體。 焊接時，由于局部區(qū)域（焊縫）被快速加熱，所以從焊縫到母材各區(qū)域的溫度是不同的，由Fe- Fe3C相圖可知，溫度不同，冷卻后的組織性能就不同，為了獲得均勻一致的組織和性能，就需要在焊接后采用熱處理方法加以改善。5、在熱處理方面的應(yīng)用從Fe- Fe3C相圖可知，鐵