第三章鐵碳合金狀態(tài)圖

1、知識(shí)回顧知識(shí)回顧合金合金 將將一種一種金屬元素金屬元素同一種或幾種同一種或幾種其它元素結(jié)合在其它元素結(jié)合在一起所形成的一起所形成的具有金屬特性具有金屬特性的新物質(zhì)，稱為合金。的新物質(zhì)，稱為合金。相相在金屬或合金中，凡在金屬或合金中，凡成分相同成分相同、結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)相同并與并與其它部分其它部分有界面分開有界面分開的均勻組成部分，均稱之為的均勻組成部分，均稱之為相。相。組組 元：元： 通常把組成合金的最簡單、最基本，能夠獨(dú)立通常把組成合金的最簡單、最基本，能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)稱為組元。存在的物質(zhì)稱為組元。知識(shí)回顧知識(shí)回顧合金的結(jié)構(gòu)：合金的結(jié)構(gòu)：固溶體：固溶體： 置換固溶體：置換固溶體： 間隙固溶體：

2、間隙固溶體：金屬化合物：金屬化合物： 機(jī)械混合物：機(jī)械混合物： 1394 C912 C體心立方面心立方體心立方 - Fe Fe - Fe純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變知識(shí)回顧知識(shí)回顧 純鐵的冷卻曲線純鐵的冷卻曲線1394153410006008001200溫度時(shí)間16001500500700900110013001400912 - Fe - Fe - Fe 第三章第三章 鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖nFe C 相圖的基礎(chǔ)知識(shí)。相圖的基礎(chǔ)知識(shí)。n形成形成Fe - Fe3C 相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。nFe - Fe3C 相圖的建立與分析。相圖的建立與分

3、析。n碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響。nFe - Fe3C 相圖的應(yīng)用。相圖的應(yīng)用。第一節(jié)、鐵碳合金的基本第一節(jié)、鐵碳合金的基本相及其性能相及其性能鐵素體（鐵素體（F）：碳溶與碳溶與-Fe中形中形成的間隙固溶體。成的間隙固溶體。性能性能-強(qiáng)度和硬強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌度低，塑性和韌性好性好奧氏體（奧氏體（A）：碳與碳與-Fe形成的間形成的間隙固溶體。高溫組隙固溶體。高溫組織，在大于織，在大于727時(shí)時(shí)存在。存在。性能性能-塑性好，強(qiáng)塑性好，強(qiáng)度和硬度高于度和硬度高于F。在。在鍛造、扎制時(shí)常要鍛造、扎制時(shí)常要加熱到加熱到A，可提高塑，可提高塑性，易

4、于加工。性，易于加工。奧氏體組織金相圖奧氏體組織金相圖滲碳體滲碳體（ Fe3C ）：鐵：鐵與碳形成的金屬與碳形成的金屬化合物?；衔铩Ｔ谠贔e - Fe3C相相圖中，既是組元圖中，既是組元又是基本相。又是基本相。性能性能-硬度高，硬度高，脆性大脆性大。滲碳體組織金相圖滲碳體組織金相圖珠光體（珠光體（ P ）：）：鐵素體（鐵素體（F）和滲碳體（）和滲碳體（Fe3C）組成）組成的機(jī)的機(jī) 械混合物。械混合物。性能性能-力學(xué)性能介于兩者之間。力學(xué)性能介于兩者之間。萊氏體（萊氏體（ Ld ）： 奧氏體（奧氏體（A）和滲碳體（）和滲碳體（Fe3C）組成的機(jī)械）組成的機(jī)械混合物?；旌衔?。性能性能-硬度高，塑

5、性差。硬度高，塑性差。 鐵碳合金狀態(tài)圖又稱鐵碳合金相圖或鐵碳合金平衡圖。 它表示在平衡狀態(tài)下不同成分的鐵碳合金，在不同溫度時(shí)所具有的狀態(tài)或組織的圖形。 它是長期生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)晶，是研究鋼和鑄鐵的基礎(chǔ)。 鐵碳合金相圖，縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示碳含量。 第第 二節(jié)二節(jié) Fe - FeFe - Fe3 3C C 相圖分析相圖分析n鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它們都可以作為純組元看待。，它們都可以作為純組元看待。n含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）時(shí)，合金）時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。太脆，已無實(shí)用價(jià)值。n實(shí)

6、際所討論的鐵碳合金相圖是實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- Fe3C相圖相圖。FeTFe3CFe - Fe3C 相圖相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相圖共析相圖勻晶相圖( P+Fe3C )Fe - Fe3C 相圖相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdL

7、d+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C ) Fe - Fe3C 相圖相圖兩種反應(yīng)兩種反應(yīng)1148 1、共晶反應(yīng)共晶反應(yīng) 一定成分的一定成分的液相液相在一定的溫度下同時(shí)在一定的溫度下同時(shí)結(jié)晶結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)均出兩種成分和結(jié)構(gòu)均不相同不相同的固相的反應(yīng)。的固相的反應(yīng)。L 4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c共晶反應(yīng)的產(chǎn)物共晶反應(yīng)的產(chǎn)物L(fēng)d=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2 、共析反應(yīng)、共析反應(yīng) 一定成分的一定成分的固相固

8、相在一定的溫度下同時(shí)在一定的溫度下同時(shí)析出析出兩兩種成分和結(jié)構(gòu)均種成分和結(jié)構(gòu)均不相同不相同的的 新的新的固相固相的反應(yīng)。的反應(yīng)。A2.11%c 727 F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體共析反應(yīng)的產(chǎn)物即珠光體 PF0.02%c+Fe3C6.69%c 鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義鐵碳合金相圖中主要特性點(diǎn)的含義 特性點(diǎn)的特性點(diǎn)的符號(hào)符號(hào)溫度溫度t/ 含碳量含碳量wc%含義含義A AC CD DE EG GP PS SQ Q 15381538 1148 1148 1227 1227 1148 1148 912 912 727 727 727 727 室溫室溫0 04.34.

9、36.696.692.112.110 00.020.020.770.770.00080.0008純鐵的熔點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn)共晶點(diǎn)共晶點(diǎn) 滲碳體的熔點(diǎn)滲碳體的熔點(diǎn)碳在奧氏體中的最大溶解度碳在奧氏體中的最大溶解度-Te -Te -Te-Te同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)碳在鐵素體中的最大溶解度碳在鐵素體中的最大溶解度共析點(diǎn)共析點(diǎn)碳在鐵素體中的溶解度碳在鐵素體中的溶解度 相圖中主要線的含義相圖中主要線的含義ACD線線液相線液相線 是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。是不同成分鐵碳合金開始結(jié)晶的溫度線。AECF線線固相線固相線 各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終止各種成分的合金均處在固體狀態(tài)。結(jié)晶溫度終

10、止線。線。ECF水平線水平線共晶線共晶線 含碳量為含碳量為4.3%的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，的液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在在1148 由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，由液態(tài)合金同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。此反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)。PSK水平線水平線共析線共析線（A1線）線） 含碳量為含碳量為0.77%的奧氏體冷卻到的奧氏體冷卻到此線時(shí)，在此線時(shí)，在727 同時(shí)同時(shí)析出析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，此反應(yīng)稱為共析反應(yīng)。稱為共析反應(yīng)。GS線線（A3線）線） 是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。是冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線。

11、ES線線稱稱Acm線線 是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)是碳在奧氏體中的溶解度線，實(shí)際上是冷卻時(shí)由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。由奧氏體中析出二次滲碳體的開始線。鐵碳合金含碳量為2.11%6.69%的鐵碳合金。共晶白口鑄鐵： 含碳量為4.3%;亞共晶白口鑄鐵：含碳量在2.11%4.3%之間；過共晶白口鑄鐵：含碳量在4.3%6.69%之間；含碳量小于0.02%的鐵碳合金。工業(yè)純鐵鋼白口鑄鐵 含碳量為0.02%2.11%的鐵碳合金。根據(jù)金相 組織的不同，可分為三種。共析鋼： 含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.02%0.77%之間；過共析鋼：含碳量在0.77%2.11%之間；第三節(jié)第三