工程材料與成形工藝基礎(chǔ)第三章鐵碳合金ppt課件

1、第三章第三章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖1.1.鐵碳合金的組元和相鐵碳合金的組元和相2.2.鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析 3.3.典型鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織典型鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織 5.5.鐵碳相圖的應(yīng)用及局限鐵碳相圖的應(yīng)用及局限鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本工具，是研究碳鋼和鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。4.4.含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響1

2、、組元：、組元：Fe、 Fe3C2、相、相 鐵素體：鐵素體：碳在碳在-Fe中的固溶體稱鐵素體，用中的固溶體稱鐵素體，用F 或或 表示。表示。 碳在碳在-Fe中的固溶體稱中的固溶體稱-鐵素體，用鐵素體，用表示。表示。 都是體心立方的間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，都是體心立方的間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，在在727時最大為時最大為0.0218%，室溫下僅為，室溫下僅為0.0008%。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。鐵素體鐵素體 奧氏體奧氏體:碳在碳在 -Fe中的固溶體稱奧氏體。用中的固溶體稱奧氏體。用A或或表示。表示。是面心立方晶格的間

3、隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148時最大為時最大為2.11%。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強度低、塑性好，鋼材熱較直。強度低、塑性好，鋼材熱加工都在加工都在區(qū)進行。區(qū)進行。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 滲碳體：即滲碳體：即Fe3C，含碳，含碳6.69%，用，用Fe3C或或Cm表示。表示。 Fe3C硬度高、脆性大，塑性幾乎為零。硬度高、脆性大，塑性幾乎為零。 Fe3C是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C石墨），該反應(yīng)對鑄鐵

4、有重要意義。石墨），該反應(yīng)對鑄鐵有重要意義。 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，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?1、特征點、特征點 LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + 2、特征線、特征線 液相線液相線ABCD， 固相線固相線AHJECFD 三條水平線：三條水平線： HJB：包晶線：包晶線LB+H J ECF：共晶線：共晶線LC E+ Fe3C 共晶產(chǎn)物是共晶產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械混合物，稱作萊氏體，的機械混合物，稱作萊氏體，用用Le表示。為蜂窩狀，以表示。為蜂窩狀，以Fe3C為基

5、，性能硬而脆。為基，性能硬而脆。萊氏體萊氏體 PSK：共析線：共析線 S FP+Fe3C共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械混合物，稱作珠光體，的機械混合物，稱作珠光體，用用P表示。其組織特點是兩相表示。其組織特點是兩相呈片層相間分布，性能介于兩呈片層相間分布，性能介于兩相之間。相之間。 PSK線又稱線又稱A1線線 。 珠光體珠光體L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3C（3） 其它相線其它相線GS,GP 固溶體轉(zhuǎn)變線，固溶體轉(zhuǎn)變線，GS又稱又稱A3 線。線。HN,JN 固溶體轉(zhuǎn)變線，固溶體轉(zhuǎn)變線，ES碳在碳在 -Fe中的固中的固溶線。又稱溶線。又稱Ac m

6、線。線。PQ碳在碳在-Fe中的固中的固溶線。溶線。3、相區(qū)、相區(qū) 五個單相區(qū)：五個單相區(qū)： L、Fe3C 七個兩相區(qū)：七個兩相區(qū)：L+ 、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+ 、+Fe3C 三個三相區(qū)：即三個三相區(qū)：即HJB (L+)、ECF(L+ Fe3C)、PSK(+ Fe3C)三條水平線三條水平線 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(0.0008% ; F C%L+A-A-A+F-F+Fe3CIII3Fe3C以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。隨溫度下降，以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。隨溫度下降，F(xiàn)e3C量不斷增加，合金的室溫下組織為量

7、不斷增加，合金的室溫下組織為F+ Fe3C。室溫下室溫下Fe3C的最大量為的最大量為:3IIIFe C0.02180.0008100%6.690.0008 0.3%Q2共析鋼共析鋼 C%=0.77% L-L+A-A-A+P-PL-L+A-A-A+P-P相組成物：相組成物：F F和和Fe3CFe3C F%= F%= Fe3C%= 組織組成物組織組成物 ： P 珠光體珠光體3亞共析鋼亞共析鋼 0.0218%C%L+A-A-A+F-A+P+F-P+F 相組成物：相組成物：F，F(xiàn)e3C 45鋼金相鋼金相 F%=Fe3C%=含含0.45%C鋼的組織鋼的組織含含0.20%C鋼的組織鋼的組織含含0.60%C

8、鋼的組織鋼的組織亞共析鋼室溫下的組織為亞共析鋼室溫下的組織為F+P。在在0.02180.77%C 范圍內(nèi)珠光體范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。的量隨含碳量增加而增加。P%=F%=4過共析鋼過共析鋼 L-L+A-A-A+Fe3CII-A+P+Fe3CII-P+Fe3CIIT12鋼金相鋼金相相組成物：F，F(xiàn)e3CF%= Fe3C%= 組織組成物：P，F(xiàn)e3CII 組織相對量：Fe3CII%= P%= 含含1.4%C鋼的組織鋼的組織5共晶白口鐵共晶白口鐵C%=4.3%） L-L+Le-Le (A+Fe3C共晶共晶)-Le (A+Fe3C共晶共晶+Fe3CII)-Le(P+Fe3CII+Fe3C)

9、 共晶白口鐵金相 相組成物：相組成物：F，F(xiàn)e3C F%= Fe3C%= 組織組成物：Le 6亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 2.11%C%4.3% 亞共晶白口鐵金相 相組成物：F，F(xiàn)e3C相相對量：F%= Fe3C%= 組織組成物：P，Le，F(xiàn)e3CII7過共晶白口鑄鐵 過共晶白口鐵金相 相組成物相組成物 ：F，F(xiàn)e3CF%= Fe3C%= 組織組成物：組織組成物：Le，F(xiàn)e3C Fe3C%= Le%=Lc%= 小結(jié)：標注組織的鐵碳相圖四、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響四、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響1、含碳量對室溫平衡組織的影響、含碳量對室溫平衡組織的影響 根據(jù)杠桿定律的計算結(jié)果，可求

10、出含碳量與緩冷后的相根據(jù)杠桿定律的計算結(jié)果，可求出含碳量與緩冷后的相及組織組成物之間的定量關(guān)系：及組織組成物之間的定量關(guān)系： 隨含碳量增加，組織中隨含碳量增加，組織中Fe3C不僅數(shù)量增加，而且形態(tài)也在變化，由分布在不僅數(shù)量增加，而且形態(tài)也在變化，由分布在 基體內(nèi)基體內(nèi)(P中中Fe3C)變?yōu)榉植荚谧優(yōu)榉植荚贏晶界上晶界上(Fe3C)，最后形成萊氏體時，最后形成萊氏體時，F(xiàn)e3C已作為基體出現(xiàn)。已作為基體出現(xiàn)。 2、含碳量對力學性能的影響、含碳量對力學性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加，亞共析鋼隨含碳量增加，P 量增加，鋼的強度、硬度升量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降。高，塑性、韌性下降。0

11、.77%C時，組織為時，組織為100%P，含碳量對力學性能的影響含碳量對力學性能的影響 鋼的性能即鋼的性能即P的性能。的性能。0.9%C, Fe3C為為 晶界連續(xù)網(wǎng)晶界連續(xù)網(wǎng)狀狀, 強度下降強度下降, 但硬度仍上升。但硬度仍上升。2.11%C, 組織中有以組織中有以Fe3C為為基的基的Le，合金太脆。，合金太脆。3、含碳量對工藝性能的影響、含碳量對工藝性能的影響 切削性能：中碳鋼比較合適。切削性能：中碳鋼比較合適。 可鍛性能：低碳鋼比高碳鋼好?？慑懶阅埽旱吞间摫雀咛间摵谩?鑄造性能：共晶成分附近的合金鑄造性能：共晶成分附近的合金鑄造性能好。鑄造性能好。 焊接性能：低碳鋼好于高碳鋼。焊接性能：低碳鋼好于高碳鋼。 熱處理性能：第六章介紹。熱處理性能：第六章介紹。焊縫