鐵碳合金和鐵碳相圖學(xué)習(xí)教案VIP

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鐵碳合金鐵碳合金(hjn)和鐵碳相圖和鐵碳相圖第一頁(yè)，共42頁(yè)。3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相第1頁(yè)/共42頁(yè)第二頁(yè)，共42頁(yè)。3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相 純鐵特點(diǎn)(tdin) 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在溫度（壓力）改變時(shí)發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)象。第2頁(yè)/共42頁(yè)第三頁(yè)，共42頁(yè)Fe-Fe-Fe溫度 時(shí)間/s室溫3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相第3頁(yè)/共42頁(yè)第四頁(yè)，共42頁(yè)。F滲碳體(Cm，F(xiàn)e3C)F C與Fe形成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。F含碳量：6.67%F性能特點(diǎn)：硬度(yngd)高，脆性大，塑性和韌性極低。返回(fn

2、hu) 滲碳體3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相第4頁(yè)/共42頁(yè)第五頁(yè)，共42頁(yè)。3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相 鐵素體F鐵素體( ，F(xiàn))：C在-Fe中的間隙固溶體，體心立方晶格(jn )。F最高含碳量：0.0218%F性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度低，塑性好。第5頁(yè)/共42頁(yè)第六頁(yè)，共42頁(yè)。3.1 鐵碳合金(hjn)中的組元和基本相 奧氏體奧氏體(，A)：C在 -Fe中的間隙固溶體。面心立方(lfng)晶格。最高含碳量：2.11%性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度低，塑性好。第6頁(yè)/共42頁(yè)第七頁(yè)，共42頁(yè)。鐵素體和滲碳體組成(z chn)的機(jī)械混合物強(qiáng)度、硬度(yngd)比鐵素體高，比滲碳體

3、低，塑性也較好；綜合力學(xué)性能較好.返回(fnhu)3.1 鐵碳合金中的組元和基本相第7頁(yè)/共42頁(yè)第八頁(yè)，共42頁(yè)。3.2 Fe-Fe3C相圖第8頁(yè)/共42頁(yè)第九頁(yè)，共42頁(yè)。J為包晶點(diǎn):1495時(shí),B點(diǎn)成分(chngfn)的L與H點(diǎn)成分(chngfn)的發(fā)生包晶反應(yīng),生成J點(diǎn)成分(chngfn)的。C點(diǎn)為共晶點(diǎn)1148時(shí),C點(diǎn)成分的L發(fā)生(fshng)共晶反應(yīng),生成E點(diǎn)成分的和Fe3C（萊氏體）。S點(diǎn)為共析點(diǎn) 727 時(shí), S點(diǎn)成分的發(fā)生(fshng)共析反應(yīng), 生成P點(diǎn)成分的和Fe3C（P）。返回3.2 Fe-Fe3C相圖第9頁(yè)/共42頁(yè)第十頁(yè)，共42頁(yè)。共析反應(yīng)共析反應(yīng)(fnyng)分析

4、分析珠光體的組成(z chn)：3.2 Fe-Fe3C相圖(xin t)第10頁(yè)/共42頁(yè)第十一頁(yè)，共42頁(yè)。珠光體形態(tài)珠光體形態(tài)(xngti)鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，一般為層片狀。球化退火時(shí)獲得粒狀滲碳體分布在鐵素體基體上的組織。強(qiáng)度、硬度(yngd)比鐵素體高，比滲碳體低，塑性也較好。CFeC30218. 072777. 0 共析反應(yīng)(fnyng)：3.2 Fe-Fe3C相圖第11頁(yè)/共42頁(yè)第十二頁(yè)，共42頁(yè)。3.2 Fe-Fe3C相圖(xin t)第12頁(yè)/共42頁(yè)第十三頁(yè)，共42頁(yè)。3.2 Fe-Fe3C相圖(xin t)包晶反應(yīng)(fnyng)：L+共晶(n jn)反應(yīng)：LLe(

5、 FeC3+ )共析反應(yīng)： P (FeC3+ ) 返回第13頁(yè)/共42頁(yè)第十四頁(yè)，共42頁(yè)。3.2 Fe-Fe3C相圖(xin t)過(guò)共析鋼共析鋼共晶(n jn)白口鐵亞共晶(n jn)白口鐵過(guò)共晶白口鐵碳素鋼白口鑄鐵亞共析鋼工業(yè)純鐵第14頁(yè)/共42頁(yè)第十五頁(yè)，共42頁(yè)。3.3 鐵碳合金(hjn)的平衡結(jié)晶0.0218%2.11%6.68%0.77%4.3%第15頁(yè)/共42頁(yè)第十六頁(yè)，共42頁(yè)。過(guò)共析鋼共析鋼共晶(n jn)白口鐵亞共晶(n jn)白口鐵過(guò)共晶(n jn)白口鐵碳素鋼白口鑄鐵亞共析鋼工業(yè)純鐵第16頁(yè)/共42頁(yè)第十七頁(yè)，共42頁(yè)。第17頁(yè)/共42頁(yè)第十八頁(yè)，共42頁(yè)。冷卻過(guò)程中勻

6、晶反應(yīng)(fnyng)：L相相相相 相中沿晶界析出片狀Fe3C返回(fnhu)3.3 鐵碳合金(hjn)的平衡結(jié)晶第18頁(yè)/共42頁(yè)第十九頁(yè)，共42頁(yè)。單相液體(yt)的冷卻勻晶反應(yīng)L相中(xin zhn)析出相（奧氏體A）單相(dn xin)固溶體的冷卻相發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體P3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第19頁(yè)/共42頁(yè)第二十頁(yè)，共42頁(yè)。注意事項(xiàng)共析反應(yīng)生成的珠光體在冷卻過(guò)程(guchng)中，其中的鐵素體產(chǎn)生三次析出，生成Fe3C，但與共析的Fe3C連在一起，難以分辨。共析鋼的室溫平衡(pnghng)組織：PP：鐵素體（F）和滲碳體的兩相混合物，兩相的相對(duì)(xingdu)質(zhì)量是多少？3.

7、3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第20頁(yè)/共42頁(yè)第二十一頁(yè)，共42頁(yè)。 杠桿定律計(jì)算二元相圖中 平衡狀態(tài)下 兩平衡相的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。杠桿的支點(diǎn)是兩相合金的成分點(diǎn)，端點(diǎn)分別(fnbi)是兩個(gè)相的成分點(diǎn)。%5 .11%1000008. 069. 60008. 077. 03CFeM%5 .88%1000008. 069. 677. 069. 6M相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fe3C相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fe3CA(0.0008)B(6.69)0.77C第21頁(yè)/共42頁(yè)第二十二頁(yè)，共42頁(yè)。L相冷卻(lngqu)L相 相L相+ 相 相，并且(bngqi)L相有剩余剩余(shngy)L相 相單相的冷卻相 相，但相有剩余共析反應(yīng)：剩余

8、相P（+Fe3C），存在先析相3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第22頁(yè)/共42頁(yè)第二十三頁(yè)，共42頁(yè)。第23頁(yè)/共42頁(yè)第二十四頁(yè)，共42頁(yè)。注意事項(xiàng)先析鐵素體（相）在隨后(suhu)的冷卻過(guò)程中會(huì)析出Fe3C，但量很少可忽略亞共析鋼室溫平衡(pnghng)組織：先析鐵素體+珠光體P利用杠桿定律計(jì)算先析鐵素體與珠光體的質(zhì)量(zhling)分?jǐn)?shù)，計(jì)算鐵素體（先析鐵素體+P中的鐵素體）與滲碳體的質(zhì)量(zhling)分?jǐn)?shù)3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第24頁(yè)/共42頁(yè)第二十五頁(yè)，共42頁(yè)。計(jì)算727 下, 組織組成物的質(zhì)量(zhling)分?jǐn)?shù)%28.77%1000218. 077. 00218. 06 . 0

9、PM%72.22%1000218. 077. 06 . 077. 0M組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)P組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)PPA(0.0218)B(0.77)0.6C3.3 鐵碳合金(hjn)的平衡結(jié)晶第25頁(yè)/共42頁(yè)第二十六頁(yè)，共42頁(yè)。單相液體(yt)的冷卻L相 相單相(dn xin)固溶體（奧氏體）的冷卻相中析出(xch)二次滲碳體（Fe3C）共析轉(zhuǎn)變： 相（ +Fe3C），存在Fe3C3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第26頁(yè)/共42頁(yè)第二十七頁(yè)，共42頁(yè)。注意事項(xiàng)從奧氏體中析出(xch)的Fe3C稱為二次滲碳體Fe3C沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，使材料的整體(zhngt)脆性加大過(guò)共析鋼室溫平衡(png

10、hng)組織：珠光體P+ Fe3C 利用杠桿定律計(jì)算珠光體與二次滲碳體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第27頁(yè)/共42頁(yè)第二十八頁(yè)，共42頁(yè)。第28頁(yè)/共42頁(yè)第二十九頁(yè)，共42頁(yè)。 亞共析鋼和過(guò)共析鋼的相組成都是鐵素體和滲碳體，計(jì)算室溫(sh wn)下，兩者鐵素體相和滲碳體相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（亞共析鋼以含碳量0.45%為例，過(guò)共析鋼以含碳量1.0%為例） 返回(fnhu)3.3 鐵碳合金(hjn)的平衡結(jié)晶第29頁(yè)/共42頁(yè)第三十頁(yè)，共42頁(yè)。單相液體(yt)的冷卻共晶(n jn)反應(yīng)：LLe（+Fe3C）共晶中的相不斷析出(xch)Fe3C，不可見(jiàn)共析反應(yīng)： Le（+Fe3C） Le（P+

11、Fe3C） 3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第30頁(yè)/共42頁(yè)第三十一頁(yè)，共42頁(yè)。注意事項(xiàng)冷卻過(guò)程(guchng)中萊氏體中的奧氏體相析出， Fe3C，但其依附于萊氏體中的Fe3C長(zhǎng)大，不可見(jiàn)共晶白口鐵室溫(sh wn)組織：變態(tài)萊氏體Le （珠光體呈粒狀分布在Fe3C基體上）共晶白口鐵的基體(j t)相是Fe3C脆性相，材料整體脆性較大，硬度較高 3.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶第31頁(yè)/共42頁(yè)第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。亞共晶(n jn)白口鐵的平衡結(jié)晶過(guò)程單相液體(yt)的冷卻共晶(n jn)反應(yīng)：剩余LLe（+Fe3C）先共晶相不斷析出Fe3C，共晶相析出Fe3C不可見(jiàn)共析反應(yīng)： Le（+Fe3C）

12、 Le（P+Fe3C） 先共晶相 P勻晶反應(yīng)： L 相室溫組織： Le（P+Fe3C） + P第32頁(yè)/共42頁(yè)第三十三頁(yè)，共42頁(yè)。過(guò)共晶白口鐵的平衡結(jié)晶(jijng)過(guò)程單相液體(yt)的冷卻共晶反應(yīng)(fnyng)：剩余LLe（+Fe3C）共晶相析出Fe3C不可見(jiàn)共析反應(yīng)： Le（+Fe3C） Le（P+Fe3C） 勻晶反應(yīng)： L Fe3C相室溫組織： Le（P+Fe3C） + Fe3C第33頁(yè)/共42頁(yè)第三十四頁(yè)，共42頁(yè)。a+Fe3Ca+PPP+Fe3CP+Fe3C+LeLeFe3C+Le第34頁(yè)/共42頁(yè)第三十五頁(yè)，共42頁(yè)。硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分?jǐn)?shù),

13、隨碳含量的增加, 由于硬度高的Fe3C增多, 硬度低的F減少,合金的硬度呈直線(zhxin)關(guān)系增大, 由全部為F的硬度約80 HB增大到全部為Fe3C時(shí)的約800 HB。 3.4 鐵含碳量對(duì)鐵碳合金(hjn)力學(xué)性能的影響第35頁(yè)/共42頁(yè)第三十六頁(yè)，共42頁(yè)。3.4 鐵含碳量對(duì)鐵碳合金(hjn)力學(xué)性能的影響第36頁(yè)/共42頁(yè)第三十七頁(yè)，共42頁(yè)。返回(fnhu)3.4 鐵含碳量對(duì)鐵碳合金(hjn)力學(xué)性能的影響第37頁(yè)/共42頁(yè)第三十八頁(yè)，共42頁(yè)。一、脫氧劑：硅和錳；FeO還原成Fe，形成(xngchng)SiO2和MnO。但SiO2易成為非金屬夾雜, Si%0.5% Si+O2SiO2二、除硫劑：錳與鋼液中S，形成MnS易成為(chngwi)非金屬夾雜物, Mn%0.8% Mn+OMnO Mn+SMnS三、硫不利作用：引起熱脆。原因:FeS（Tm=1190）；與-Fe形成共晶體（Tm=989）；也可能形成熔點(diǎn)更低的(Fe+FeS+FeO)共晶體（Tm=940）;鍛造(dunzo)溫度：1150-1250，軋制或鍛造(dunzo)，分布在晶界處的共晶體會(huì)沿晶界開(kāi)裂。 S0.050%3.5 鋼中的雜質(zhì)元素第38頁(yè)/共42頁(yè)第三十九頁(yè)，共42頁(yè)。第39頁(yè)/共42頁(yè)第四十頁(yè)，共42頁(yè)。四、磷不利(bl)作用：引起冷脆。原因：固溶于F鋼強(qiáng)硬度 （固溶強(qiáng)