第四章鐵碳合金

1、第四章第四章 鐵碳合金及鐵碳相圖鐵碳合金及鐵碳相圖第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相鐵碳合金碳的存在形式：鐵碳合金碳的存在形式：a：以：以原子形式固溶于鐵（鐵素體）中原子形式固溶于鐵（鐵素體）中。b：以：以化合物（化合物（Fe3C）形式）形式存在于鐵中。存在于鐵中。c：以：以石墨（石墨（G）形式）形式存在于鐵中。（唯鑄鐵）存在于鐵中。（唯鑄鐵）第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相鐵碳（鐵碳（Fe-Fe3C）合金相圖：）合金相圖：Fe6.69%LFe3CF(0.0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.

2、17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L1495114872712271394912C(4.3)第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相一：鐵碳合金組元、基本相與性能一：鐵碳合金組元、基本相與性能1：純鐵（組元）：純鐵（組元）性能：性能：塑性好、強(qiáng)度、硬度低、體心立塑性好、強(qiáng)度、硬度低、體心立方晶格、具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變特性。方晶格、具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變特性。b=300MPas= 170MPa=75%=45%HB=75第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：L（1538）

3、-Fe（體心立方）（體心立方） -Fe（體心立方）（體心立方） （1394） -Fe（面心立方）（面心立方） -Fe（面心立方）（面心立方） （912） Fe（無磁性）（無磁性） Fe（無磁性）（無磁性） （770） Fe（有磁性）（有磁性）第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相2：滲碳體：滲碳體：鐵與碳所形成的間隙化合物以鐵與碳所形成的間隙化合物以Fe3C（或（或Cm）表示。）表示。性能：性能：高硬度；塑（韌）性近于零。高硬度；塑（韌）性近于零。 HB800 ； 0%； 0%； 3：鐵素體：鐵素體： 碳固溶于碳固溶于-Fe的間隙固溶體。體心立方晶體結(jié)的間隙固溶體。

4、體心立方晶體結(jié)構(gòu)。以構(gòu)。以F（或（或）表示。（高溫鐵素體以）表示。（高溫鐵素體以表示）表示）性能：性能：近于純鐵。近于純鐵。如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相4：奧氏體：奧氏體： 碳固溶于碳固溶于-Fe的間隙固溶體。面心立方晶體結(jié)構(gòu)。的間隙固溶體。面心立方晶體結(jié)構(gòu)。以以A （或（或）表示。）表示。 性能：性能：低硬度；具有良好的塑性和低硬度；具有良好的塑性和可鍛性。可鍛性。如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相二：鐵碳合金組織組成物二：鐵碳合金組織組成

5、物 鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，以鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，以P表示。表示。 （F+ Fe3C ） 性能：性能：由于滲碳體的固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)度、硬由于滲碳體的固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)度、硬度遠(yuǎn)高于鐵素體，但塑（韌）性低于鐵素體。度遠(yuǎn)高于鐵素體，但塑（韌）性低于鐵素體。如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖1：珠光體：珠光體：第一節(jié)第一節(jié)Fe-Fe3C系合金的主元與基本相系合金的主元與基本相如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖 奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，以奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，以Le表示。表示。（A+ Fe3C ）2：萊氏體：萊氏體： 珠光體與滲碳體的機(jī)械混合物，以珠光體與滲碳體的機(jī)

6、械混合物，以Le表示。表示。 （P+ Fe3C ） 3：低溫（變態(tài)）萊氏體：低溫（變態(tài)）萊氏體：性能：性能：性脆，幾乎沒有使用價(jià)值。性脆，幾乎沒有使用價(jià)值。第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖一：鐵碳合金相圖分析一：鐵碳合金相圖分析相區(qū)、水平線相區(qū)、水平線鐵碳合金相圖有五個(gè)單相區(qū)鐵碳合金相圖有五個(gè)單相區(qū)1：相區(qū)：相區(qū)七個(gè)雙相區(qū)七個(gè)雙相區(qū)如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖A：包晶線包晶線HJE：2：水平線：水平線WC=0.09-0.53%之間的鐵碳合金要發(fā)生包晶反應(yīng)。之間的鐵碳合金要發(fā)生包晶反應(yīng)。L 0.53% + 0.09% （1495）A 0.

7、17%B：共晶線共晶線ECF：WC=2.11-6.69%之間的鐵碳合金要發(fā)生共晶反應(yīng)。之間的鐵碳合金要發(fā)生共晶反應(yīng)。A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（共析）（共析）如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖C：共析線：共析線ECF：WC=0.0218-6.69%之間的鐵碳合金要發(fā)生共析反應(yīng)。之間的鐵碳合金要發(fā)生共析反應(yīng)。 A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（共析）（共析）如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖A： ES線：線：3：析出線：析出線 碳在奧氏體中的固溶線

8、；奧碳在奧氏體中的固溶線；奧氏體中二次滲碳體（氏體中二次滲碳體（ Fe3C ）析出線。析出線。 A A + Fe3C如如Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖B：CD線：線：液態(tài)鐵碳合金一次滲碳體液態(tài)鐵碳合金一次滲碳體Fe3C析出線。析出線。 L 4. 3% L 4. 3% + Fe3C第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖C：GS線：線：從奧氏體中析出先鐵素體從奧氏體中析出先鐵素體F先先線。線。 A 0- 0. 77%- F先先+ A 0. 77%-D：PQ線：線：從鐵素體中析出三次滲碳體從鐵素體中析出三次滲碳體Fe3C線。線。 F 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C如如F

9、e-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖Fe3CFe3CFe3CFe3C(共晶共晶)Fe3C(共析共析)F先Fe3CFe3CFe3C4.312277271148LQKPS(0.77)GNJFE(2.11)DCBA1538F(0.0008% )+A+LF+AP+Fe3CP+FL+AALeFFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3CHLe（A A+ +Fe3C(共 晶 )）P(F+Fe3C(共 析)滲碳體滲碳體第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶一、亞共析鋼結(jié)晶過程一、亞共析鋼結(jié)晶過程A：1-2點(diǎn)間，液態(tài)冷卻，點(diǎn)間，

10、液態(tài)冷卻，沒有相變。沒有相變。WC=0.17%鐵碳合金結(jié)晶過程鐵碳合金結(jié)晶過程L 0.17% L 0.17% 543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 圖6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %1234523451B：2-J點(diǎn)間，鐵碳合金點(diǎn)間，鐵碳合金液體中從結(jié)晶析出液體中從結(jié)晶析出鐵鐵

11、素體。素體。L 0.17% L 0.53% + 0.09% 第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶C： J點(diǎn)，發(fā)生包晶反應(yīng)，生成奧氏體點(diǎn)，發(fā)生包晶反應(yīng)，生成奧氏體A。L 0.53% + 0.09% （1495）A 0.17%543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 圖6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12

12、274 .30 .1 7 %1234523451D： J-3點(diǎn)，奧氏體冷點(diǎn)，奧氏體冷卻，沒有相變。卻，沒有相變。E：3-4點(diǎn)間，從奧氏體點(diǎn)間，從奧氏體中從析出先鐵素體中從析出先鐵素體F先先。A 0.17% A 0.17%A 0.17% A 0. 77% + F先先0.0218%A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C（珠光體（珠光體P ）第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶F：4點(diǎn)，發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光體點(diǎn)，發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光體P。543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e

13、-F e 3 C二 元 相 圖6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %1234523451G： 4-5點(diǎn)間，從鐵素體中點(diǎn)間，從鐵素體中從析出三次滲碳體從析出三次滲碳體Fe3C 。F 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C最終組織最終組織亞共析鋼：亞共析鋼： F+P（F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析）+ Fe3C）第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶A：1-2點(diǎn)間

14、，液態(tài)冷卻，點(diǎn)間，液態(tài)冷卻，沒有相變。沒有相變。WC=3%鐵碳合金結(jié)晶鐵碳合金結(jié)晶過程過程543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 圖6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%L 3% L 3% 一、亞共晶白口鐵結(jié)晶過程一、亞共晶白口鐵結(jié)晶過程B：2-3點(diǎn)間，從鐵碳合金點(diǎn)間，從鐵碳合金液體中結(jié)晶析出奧氏體。液體中結(jié)晶析出奧氏體。L 3%

15、L 4. 3%+A 2.11% 第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 圖6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%請計(jì)算在請計(jì)算在3點(diǎn)（未發(fā)生點(diǎn)（未發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變）時(shí)，剩余液共晶轉(zhuǎn)變）時(shí)，剩余液體：體：W L 4. 3%=？W L 4. 3%=？C： 3點(diǎn)，剩余液體（含碳量為點(diǎn)，剩余液體（含

16、碳量為4.3% ）發(fā)生）發(fā)生共晶反應(yīng)。共晶反應(yīng)。第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶543212 00 2L+Fe3CL e + F e 3 CA + L eL e + F e 3 CP + L e F eF e -F e 3 C二 元 相 圖6 .6 9 %LF e 3 CPFL e AL + AL eP + FP +F e 3 CF + A+ L+ AF (0 .0 0 0 8 % )1538ABCDEFJNGS (0 .7 7 )PKQL12274 .30 .1 7 %12345234513 %5 %L 4. 3% （1148）A 2.11%+ Fe3C（萊氏體（萊氏體Le ）

17、D： 3-4點(diǎn)，從奧氏體中從析出點(diǎn)，從奧氏體中從析出二次滲碳體（二次滲碳體（ Fe3C ）。）。A 2.11%A 0. 77% + Fe3C第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶E：4點(diǎn)，剩余奧氏體點(diǎn)，剩余奧氏體A 0. 77%發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光發(fā)生共析反應(yīng)，生成珠光體體P。543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 圖6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.

18、17%12345234513%5%G： 4-5點(diǎn)間，從鐵素體點(diǎn)間，從鐵素體中從析出三次滲碳體中從析出三次滲碳體Fe3C 。最終組織最終組織A 0. 77% （727）F 0.0218%+ Fe3C-珠光體珠光體PF 0. 0218% F 0. 0008% + Fe3C亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵P+ Fe3C + Le （F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析） + Fe3C + Fe3C+ Fe3C（共晶）（共晶） ）第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相

19、 圖6.69%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%A：1-2點(diǎn)間，液態(tài)冷卻，點(diǎn)間，液態(tài)冷卻，沒有相變。沒有相變。WC=5%鐵碳合金結(jié)晶過程鐵碳合金結(jié)晶過程L 5% L 5% 三、過共晶白口鐵結(jié)晶過程三、過共晶白口鐵結(jié)晶過程第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 圖6.69%LF e3CPFLeA

20、L+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%B：2-3點(diǎn)間，從液態(tài)鐵點(diǎn)間，從液態(tài)鐵碳合金中析出一次滲碳碳合金中析出一次滲碳體體Fe3CL 5% L 4.3% + Fe3C請計(jì)算在請計(jì)算在3點(diǎn)（未發(fā)生工點(diǎn)（未發(fā)生工晶轉(zhuǎn)變）時(shí)，剩余液體：晶轉(zhuǎn)變）時(shí)，剩余液體：W L 4. 3%=？第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金平衡結(jié)晶鐵碳合金平衡結(jié)晶543212002L+Fe3CLe+ F e3CA + LeLe+ F e3CP + LeF eF e-F e3C二 元 相 圖6.6

21、9%LF e3CPFLeAL+ ALeP + FP +F e3CF + A+ L+ AF (0.0008% )1538ABCDEFJNGS (0.77)PKQL12274.30.17%12345234513%5%C： 3點(diǎn)，剩余液體（含點(diǎn)，剩余液體（含碳量為碳量為4.3% ）發(fā)生共晶）發(fā)生共晶反應(yīng)。反應(yīng)。L 4. 3% （1148）A 2.11%+ Fe3C-萊氏體萊氏體Le下面過程同前述一致下面過程同前述一致最終組織：過共晶白口鐵：最終組織：過共晶白口鐵：Le + Fe3C （F 0. 0218% + Fe3C（共析）（共析）+ Fe3C+ Fe3C（共晶）（共晶）+ Fe3C ）第四節(jié)第四

22、節(jié) 鐵碳合金分類鐵碳合金分類鐵碳合金鐵碳合金純鐵WC0.0218%鋼WC=0.02182.11%白口鐵WC=2.116.69%亞共析鋼WC=0.02180.77%共析鋼WC=0.77%過共析鋼WC=0.77% 2.11%亞共晶白口鐵WC=2.114.3%共晶白口鐵WC=4.3過晶白口鐵WC=4.3 6.69%如圖如圖一：按含碳量分類一：按含碳量分類第四節(jié)第四節(jié) 鐵碳合金分類鐵碳合金分類鐵碳合金鐵碳合金純鐵純鐵F鋼鋼F+Fe3C白口鐵白口鐵F+Fe3C亞共析鋼亞共析鋼F+P共析鋼共析鋼P(yáng)過共析鋼過共析鋼P(yáng)+ Fe3C亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵P+ Fe3C + Le 共晶白口鐵共晶白口鐵Le 過晶

23、白口鐵過晶白口鐵Le + Fe3C二：按組織分二：按組織分類類如圖如圖第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-171：分析：從：分析：從Fe-Fe3C相相圖可看出圖可看出例題例題1：含碳量為：含碳量為0.60%鐵碳合金液鐵碳合金液1噸，從液態(tài)下緩噸，從液態(tài)下緩慢冷卻至室溫，敘述結(jié)晶過程。并計(jì)算室溫組織中慢冷卻至室溫，敘述結(jié)晶過程。并計(jì)算室溫組織中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345A：1-2點(diǎn)間點(diǎn)間，液態(tài)冷卻，液態(tài)冷卻，沒有相變。沒有相變。

24、 L 0.60% L 0.60%B：2-3點(diǎn)點(diǎn)，從液體中，從液體中 析析出奧氏體出奧氏體A ，L 0.60% A 0.60%+L 0.60%第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345C：至：至3點(diǎn)點(diǎn)，全部液體轉(zhuǎn)化為，全部液體轉(zhuǎn)化為 奧氏體奧氏體A 。L 0.60% A 0.60%A 0.60% A 0.77% + F先先0.0218%D： 3-4點(diǎn)點(diǎn)含碳量為含碳量為0.6%的奧氏體冷卻。的奧氏體冷卻。E： 4-5點(diǎn)點(diǎn)，從奧氏體，從奧氏體A中中

25、析出先鐵素體析出先鐵素體F先先。第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345F： 5點(diǎn)點(diǎn)，剩余奧氏體，剩余奧氏體A（含碳量為（含碳量為0.77% ）發(fā)生共）發(fā)生共析反應(yīng)，生成鐵素體析反應(yīng)，生成鐵素體F與滲碳體。與滲碳體。A 0.77% （恒溫）（恒溫） F 0.0218% +Fe3C 6.69%（共析）（共析）G：5-6點(diǎn)點(diǎn)，從鐵素體析出三，從鐵素體析出三次滲碳體次滲碳體Fe3CF先先+ F共析共析F + Fe3CH：6點(diǎn)點(diǎn)（室溫）（室溫）第三節(jié)

26、第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-17S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二 元 相 圖FeWF先WA 0.77% 12345室溫組織為亞共析鋼：室溫組織為亞共析鋼：去掉中間過程有：去掉中間過程有：L（A） 0.6% F （F先先+ F共析共析） 0.0008% + Fe3C 6.69%+ Fe3C 6.69%（共析）（共析）F先先+P第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-19 還原還原計(jì)算室溫組織中計(jì)算室溫組織中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。先求先求F先先： S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CL

27、eL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345即：即：A 0.60% A 0.77% + F先先0.0218% 支點(diǎn)支點(diǎn)- 0.6%端點(diǎn)端點(diǎn)-0.0218%端點(diǎn)端點(diǎn)-0.77%Kg2301000%0218. 0%77. 0%6 . 0%77. 0WF%0218. 0先第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-19 還原還原計(jì)算室溫組織中計(jì)算室溫組織中WF先先=？k g；WFe3C=？k g。再求再求Fe3C 6.69%+ Fe3C 6.69%（共析）（共析） ： S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.

28、69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345即：即：A 0.60% F 0.0008% + Fe3C 6.69%(去掉中間過程去掉中間過程)支點(diǎn)支點(diǎn)- 0.6%端點(diǎn)端點(diǎn)- 0.0008% 端點(diǎn)端點(diǎn)- 6.69%Kg901000%0008. 0%69. 6%0008. 0%6 . 0W%69. 6C3eF第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-19S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345WF先先=230 k g問：問：WFe3C=90 k g室溫組織：室溫組織：

29、F先先+ P（F共析共析+ Fe3C）1000-（230+90）=680是否是是否是WF共析共析？第三節(jié)第三節(jié) 鐵碳合金及相圖鐵碳合金及相圖-19S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345F共析共析=？Fe3CA 0.60% A 0.77% + F先先0.0218 WA 0.77% = 1000- WF先先= 1000- 230=770k g684-680=4 k g是什么是什么?Kg684770%0218. 0%69. 6%77. 0%69. 6WF%77. 0（共析）F先先F共析共析析出

30、析出Fe3C - F先先析析出出Fe3C第五節(jié)第五節(jié) 含碳量對組織與性能的影響含碳量對組織與性能的影響一：含碳量對組織的影響一：含碳量對組織的影響鐵碳合金成分與相組織組成物的關(guān)系鐵碳合金成分與相組織組成物的關(guān)系二；含碳量對鐵碳合金機(jī)械性的影響二；含碳量對鐵碳合金機(jī)械性的影響含碳量對鐵碳合金機(jī)械性的影響含碳量對鐵碳合金機(jī)械性的影響三：含碳量對鐵碳合金工藝性的影響三：含碳量對鐵碳合金工藝性的影響A：切削加工性能：切削加工性能B：鍛造性能：鍛造性能C：鑄造性能：鑄造性能D：可焊性能：可焊性能第六節(jié)第六節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-1鑄件：鑄件： 凝固后在鑄造狀態(tài)（或要經(jīng)過熱處理）凝固后在鑄造

31、狀態(tài)（或要經(jīng)過熱處理）下使用的金屬。下使用的金屬。鑄錠（鋼錠）：鑄錠（鋼錠）： 凝固后還要經(jīng)歷塑性變形的金屬件。各種形狀、凝固后還要經(jīng)歷塑性變形的金屬件。各種形狀、規(guī)格的鋼材都要由鑄錠（鋼錠）或連鑄坯（一種連續(xù)規(guī)格的鋼材都要由鑄錠（鋼錠）或連鑄坯（一種連續(xù)澆鑄得到的鑄坯）經(jīng)過壓力加工得到。澆鑄得到的鑄坯）經(jīng)過壓力加工得到。第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-1一、鑄錠的三晶區(qū)一、鑄錠的三晶區(qū)如鑄錠宏觀組織示意圖如鑄錠宏觀組織示意圖1、表面細(xì)晶粒區(qū)、表面細(xì)晶粒區(qū)產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：2、柱狀晶區(qū)、柱狀晶區(qū)產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠

32、宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-2如鑄錠宏觀組織示意圖如鑄錠宏觀組織示意圖3、中心等軸晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 金屬液溫度下降時(shí)，金屬液溫度下降時(shí)，體積收縮，一旦收縮體積收縮，一旦收縮體積得不到金屬液補(bǔ)體積得不到金屬液補(bǔ)充，就會形成收縮孔充，就會形成收縮孔洞，集中的收縮孔洞洞，集中的收縮孔洞稱為集中縮孔，簡稱稱為集中縮孔，簡稱縮孔。縮孔。二、鑄錠（鑄件）的缺陷二、鑄錠（鑄件）的缺陷1、縮孔、縮孔第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-2如圓柱體試樣縮孔形成示意圖如圓柱體試樣縮孔形成示意圖 純金屬、共晶成分合金或凝固溫度范圍窄的合金，純金屬、共晶成分合金或凝固

33、溫度范圍窄的合金，當(dāng)合金液沖滿型腔后，當(dāng)內(nèi)澆道未凝固時(shí)，液態(tài)收縮當(dāng)合金液沖滿型腔后，當(dāng)內(nèi)澆道未凝固時(shí)，液態(tài)收縮可從澆鑄系統(tǒng)補(bǔ)充，型腔內(nèi)充滿液體（如圖可從澆鑄系統(tǒng)補(bǔ)充，型腔內(nèi)充滿液體（如圖a）。隨）。隨著溫降低，靠近型腔壁的一層金屬凝固成硬殼，如內(nèi)著溫降低，靠近型腔壁的一層金屬凝固成硬殼，如內(nèi)澆道已凝固，硬殼便形成一個(gè)充滿合金液的密封容器澆道已凝固，硬殼便形成一個(gè)充滿合金液的密封容器（如圖（如圖b）。）。縮孔的形成：縮孔的形成：第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-2 隨著溫度不斷降低，內(nèi)部合金液凝固收縮得不到隨著溫度不斷降低，內(nèi)部合金液凝固收縮得不到補(bǔ)充，在硬殼內(nèi)中上部形成空隙，隨著

34、合金液凝固、補(bǔ)充，在硬殼內(nèi)中上部形成空隙，隨著合金液凝固、收縮的進(jìn)行，該空隙不斷擴(kuò)大，最后合金結(jié)晶完畢，收縮的進(jìn)行，該空隙不斷擴(kuò)大，最后合金結(jié)晶完畢，在鑄件內(nèi)中上部形成的空隙便時(shí)縮孔（如圖在鑄件內(nèi)中上部形成的空隙便時(shí)縮孔（如圖c、d、e、f）。）?？s孔的形成：縮孔的形成：如圓柱體試樣縮孔形成示意圖如圓柱體試樣縮孔形成示意圖第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-2如圓柱體試樣縮松形成示意圖如圓柱體試樣縮松形成示意圖 金屬液溫度下降時(shí)，體積收縮，一旦收縮體積金屬液溫度下降時(shí)，體積收縮，一旦收縮體積得不到金屬液補(bǔ)充，就會形成收縮孔洞，分散的收縮得不到金屬液補(bǔ)充，就會形成收縮孔洞，分散的收縮

35、孔洞稱為分散縮孔，簡稱縮松?？锥捶Q為分散縮孔，簡稱縮松。2、縮松、縮松 凝固溫度范圍寬的合金當(dāng)合金液沖滿型腔凝固溫度范圍寬的合金當(dāng)合金液沖滿型腔后，當(dāng)內(nèi)澆道未凝固時(shí)，液態(tài)收縮可從澆鑄后，當(dāng)內(nèi)澆道未凝固時(shí)，液態(tài)收縮可從澆鑄系統(tǒng)補(bǔ)充，型腔內(nèi)充滿液體（如圖系統(tǒng)補(bǔ)充，型腔內(nèi)充滿液體（如圖a）。）。縮松縮松的形的形成：成：第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-4 隨著溫降低，靠近型腔壁的一層金屬凝固成硬殼，隨著溫降低，靠近型腔壁的一層金屬凝固成硬殼，如內(nèi)澆道已凝固，硬殼便形成一個(gè)充滿合金液的密封如內(nèi)澆道已凝固，硬殼便形成一個(gè)充滿合金液的密封容器。隨著溫度不斷降低，內(nèi)部硬殼不斷加厚，兩相容器。隨

36、著溫度不斷降低，內(nèi)部硬殼不斷加厚，兩相并存區(qū)逐步推向中心，發(fā)達(dá)的枝晶獎(jiǎng)中心部分的合金并存區(qū)逐步推向中心，發(fā)達(dá)的枝晶獎(jiǎng)中心部分的合金液分隔成許多獨(dú)立的小液體區(qū)液分隔成許多獨(dú)立的小液體區(qū)(如圖如圖b)，這些獨(dú)立的，這些獨(dú)立的小液體區(qū)最后趨于同時(shí)凝固，且得不到補(bǔ)充而形成分小液體區(qū)最后趨于同時(shí)凝固，且得不到補(bǔ)充而形成分散的小孔洞即縮松散的小孔洞即縮松(如圖如圖c)?？s松的形成：縮松的形成：第四節(jié)第四節(jié) 金屬鑄錠宏觀組織金屬鑄錠宏觀組織-5氣孔來源：氣孔來源：3、氣孔、氣孔 侵入氣體、反應(yīng)產(chǎn)生氣體、析出氣體等未得到及侵入氣體、反應(yīng)產(chǎn)生氣體、析出氣體等未得到及時(shí)排出，留在金屬固體中形成氣孔。時(shí)排出，留在金

37、屬固體中形成氣孔。作用：作用：降低金屬承載截面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降降低金屬承載截面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低構(gòu)件力學(xué)性能。低構(gòu)件力學(xué)性能。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變曲線純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變曲線 還原還原時(shí)間s15381394912770溫度鐵磁體順磁體(無磁性)面心立方晶格(Fe)體心立方晶格(Fe)體心立方晶格(Fe)Fe-Fe3C二元合金相圖（成分、溫度）二元合金相圖（成分、溫度）F、Fe3C 奧氏體奧氏體Fe6.69%LFe3CF(0.0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L14

38、95114872712271394912C(4.3)Fe-Fe3C二元合金相圖（組織、相區(qū)）二元合金相圖（組織、相區(qū)） 珠光珠光體體 萊氏體萊氏體 4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相圖（組織、相區(qū)）還原二元合金相圖（組織、相區(qū)）還原4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%F

39、eP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相圖（組織、相區(qū)）二元合金相圖（組織、相區(qū)） 水平水平線線 水平線水平線 24.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相圖（組織、相區(qū)）作業(yè)二元合金相圖（組織、相區(qū)）作業(yè)34.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe

40、3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相圖（相區(qū)二元合金相圖（相區(qū)）還原）還原4.31227LQKPS(0.77)GNJFEDCBA1538F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%Fe-Fe3C二元相圖FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3C0220Fe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖析出線析出線 析出線析出線 析出線析出線 2F先Fe3CFe3CFe3C4.312277271148LQKPS(0.77)GNJFE(2.11)DCBA1538F(0.00

41、08%)+A+LF+AP+Fe3CP+FLeL+AALeFPFe3CL6.69%FeP+LeLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CL+Fe3CFe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖結(jié)晶分析結(jié)晶分析2 鋼組織金相圖鋼組織金相圖543212002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+LeFeFe-Fe3C二元相圖6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.30.17%1234523451鋼組織金相圖鋼組織金相圖 還原還原FpF+PpPpFe3CP+Fe3CFe-Fe3C二元合金相

42、圖結(jié)晶分析2 還原還原 白口鐵組織金相圖 2002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+LeFe6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.312345234513%5%白口鐵組織金相圖白口鐵組織金相圖 還原還原Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLe白口鐵組織金相圖白口鐵組織金相圖 亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵過共過共 共共Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLeFe-Fe3C二元合金相圖（成分、溫度）還原二元合金相圖（成分、溫度）還原Fe6.69%LFe3CF(0.

43、0008%)1538AB(0.53)DE(2.11)F(6.69)J(0.17)NH(0.09)GS(0.77)P(0.0218)K(6.69)Q(0.0008)L1495114872712271394912C(4.3)鋼與白口鐵金相組織示意圖鋼與白口鐵金相組織示意圖 還原還原Fe-Fe3C二元合金相圖結(jié)晶分析3 還原白口鐵組織金相圖 2002L+Fe3CLe+Fe3CA+LeLe+Fe3CP+Fe3C+LeFe6.69%LFe3CPFLeAL+ALeP+FP+Fe3CF+A+L+AF(0.0008%)1538ABCDEFJNGS(0.77)PKQL12274.312345234513%5%白

44、口鐵組織金相圖 還原Fe3CpLeP+LeLeLe+Fe3CLeFe-Fe3C二元合金相圖例題1 例題例題1 、例題例題2 、例題例題3 、例題例題4 S+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWF先WA 0.77% 12345Fe-Fe3C二元合金相圖例題2 還原F(0.0008%)+A+LF+AP+Fe3CP+FL+Fe3CLeL+AALeFPFe3CL6.69%FFe-Fe3C二元相圖FeWFe3C123456WFFe-Fe3C二元合金相圖作業(yè)4 作業(yè)5F(0.0008%)F+AP+FL+AAFPFe3CL6.69%F

45、eWFWP12456F(0.77%)303Fe-Fe3C二元合金相圖作業(yè)6 作業(yè)7F(0.0008%)F+AP+FL+AAFPFe3CL6.69%FFeWF1345WP26F(0.77%)pFWC=0.55%鐵碳合金冷卻曲線示意圖作業(yè)6F+AP+FL+AAFPLFe12345432155溫度()溫度()時(shí)間(s)成分(c)Fe-Fe3C二元合金相圖例題3 還原54321WAWF先FeFe-Fe3C二元相圖F6.69%LFe3CFLeAL+ALeL+Fe3CP+FP+Fe3CF+A+L+ASFe-Fe3C二元合金相圖二元合金相圖例題例題4 還原還原F54321W Fe3CFeFe-Fe3C二 元 相 圖6.69%LFe3CFLeAL+ALeL+Fe3CP+FP+Fe3CF+ASWF共 析+L+A鐵碳合金成分與組織組成物的關(guān)系