無(wú)機(jī)化學(xué)第五章 鐵碳合金相圖

1、工程材料工程材料機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ) -機(jī)械工程系 唐明華 第五章第五章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 ( Iron Carbon Phase Diagram ) Fe C 相圖的基礎(chǔ)知識(shí)。相圖的基礎(chǔ)知識(shí)。形成形成Fe - Fe3C 相圖組元和基本組織的結(jié)相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。構(gòu)與性能。Fe - Fe3C 相圖的建立與分析。相圖的建立與分析。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鐵碳合金組織、性能的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鐵碳合金組織、性能的影響。影響。Fe - Fe3C 相圖的應(yīng)用。相圖的應(yīng)用。鐵碳合金的生產(chǎn)及分類。鐵碳合金的生產(chǎn)及分類。 第一節(jié)第一節(jié) Fe - C相圖的基礎(chǔ)知識(shí)相圖的基礎(chǔ)知識(shí)1.鐵與碳可以形成鐵與

2、碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物。等一系列化合物。2.穩(wěn)定的化合物可以作為一個(gè)獨(dú)的組穩(wěn)定的化合物可以作為一個(gè)獨(dú)的組 元。元。3.Fe C 二元相圖。二元相圖。 Fe C 二元相圖二元相圖Fe3C Fe2CFeC溫度FeC(6.69%C) Mg Si 合金相圖合金相圖第二節(jié)第二節(jié) 形成形成Fe - Fe3C 相圖組元相圖組元 和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能 一一. .組元組元 * * 鐵鐵 ( ferrite ) * * 滲碳體滲碳體 ( Cementite )二二.基本組織基本組織1.鐵素體鐵素體 ( F ) ( Ferrite ) 碳溶于碳溶于Fe中形成中

3、形成的間隙固溶的間隙固溶體。體。 鐵素體組織金鐵素體組織金相圖相圖2.奧氏體奧氏體 ( A ) - Austenite 碳溶于碳溶于-Fe中形成中形成的間隙固溶的間隙固溶體。體。 奧氏體組織金相圖奧氏體組織金相圖3. 滲碳體滲碳體 ( ( Fe3C ) - Cementite 鐵與碳鐵與碳形成的金屬形成的金屬化合物。化合物。 滲碳體組織金相圖滲碳體組織金相圖4.珠光體珠光體 ( P ) - Pearite 鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。5.萊氏體萊氏體 ( Ld ) - Ledeburite 奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。第第

4、 三三 節(jié)節(jié) Fe - Fe3C 相圖的建立與分析相圖的建立與分析一一. .Fe - Fe3C 相圖的建立相圖的建立v包晶反應(yīng)相圖包晶反應(yīng)相圖v共晶反應(yīng)相圖共晶反應(yīng)相圖v共析反應(yīng)相圖共析反應(yīng)相圖 Fe - Fe3C 相圖相圖FeTFe3C Fe - 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共晶相圖共晶相圖共析相圖共析相圖勻晶相

5、圖勻晶相圖( P+Fe3C ) Fe - Fe3C 相圖相圖ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C ) Fe - Fe3C 相圖相圖二. Fe - Fe3C 相圖的分析相圖的分析五個(gè)重要的成份點(diǎn)五個(gè)重要的成份點(diǎn): P、S、E、C、K。四條重要的線四條重要的線: EF、ES、GS、FK。三個(gè)重要轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)重要轉(zhuǎn)變: 包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式

6、、共晶包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共晶 轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。二個(gè)重要溫度二個(gè)重要溫度: 1148 、727 。1.包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LB + H AJ14953.共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:AS ( FP + Fe3C ) P 7272.共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LC ( AE + Fe3C ) Le 1148三三. .典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 ( ingot iron )共析鋼共析鋼 ( eutectoid steel )亞共析鋼亞共析鋼 ( hypoeutectoid steel )過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 (

7、hypereutectoid steel )共晶白口鐵共晶白口鐵 ( eutectoid white iron )亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵( hypoeutectoid white iron )過(guò)共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵( hypereutectoid white iron )1.工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 ( Wc 0.6%2.按鋼的質(zhì)量分類按鋼的質(zhì)量分類: :* * 碳素鋼碳素鋼: : Wp = (0.035% 0.045%) Ws = (0.035% 0.050%)* * 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼: : Wp = 0.035% Ws = (0.030% 0.035%) * * 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素

8、鋼: : Wp 0.030% Ws = ( 0.020%0.025% ) 3.按鋼的用途分類按鋼的用途分類:碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 ( carbon structural steel ) 用于制造各種機(jī)械零件、工程構(gòu)用于制造各種機(jī)械零件、工程構(gòu) 件。一般為低、中碳鋼。件。一般為低、中碳鋼。碳素工具鋼碳素工具鋼 ( carbon tool steel ) 用于制造各種工具。一般為高碳鋼。用于制造各種工具。一般為高碳鋼。二二) )碳素鋼的編號(hào)及用途碳素鋼的編號(hào)及用途 1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼: : Q 235 A F沸騰鋼沸騰鋼A等級(jí)等級(jí)235 MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼* * 45 - Wc = 45%00* * 較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%1.0%3.碳素工具鋼碳素工具鋼T 12