工程材料 （相圖）

1、材料改性方法第三章熱處理定義：將金屬在固態(tài)范圍內(nèi)加熱到一定溫度下,進行必要的保溫，并以適當?shù)乃俣壤鋮s至室溫，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的工藝方法。熱處理特點：只改變金屬材料的組織和性能，而不改變其形狀和大小。熱處理目的：提高材料的強度、硬度，改善塑性、韌性及切削性能。 3.1 金屬熱處理常用熱處理工藝： 普通熱處理：退火、正火、淬火和回火 表面熱處理：表面淬火、滲碳、滲氮和碳氮共滲等 (滲碳、滲氮和碳氮共滲又稱化學熱處理)熱處理應用： 機械工業(yè)中的大部分零件都要熱處理。 航空工業(yè)中的飛機上的金屬零件幾乎百分之百要進行熱處理。二元合金狀態(tài)圖:表示二元合金系中不同成分的合金，在溫度極緩慢變

2、化條件下，在各種不同溫度下的相組成和相變化的圖。 The Iron Carbon equilibrium diagram It is a map that can be used to chart the propersequence of operations for a given heat treatment.3.1.1 鐵碳合金狀態(tài)圖(相圖) 1. 鐵碳合金狀態(tài)圖0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3奧+鐵(鐵素體+滲碳體)液體+奧氏體液體 +滲碳體液體(奧氏體+滲碳體)G(912 )727

3、1148C%鐵素體A(1538 )SPECKFDN奧氏體A3A1Acm(1)鐵素體F( )碳溶于 Fe中形成的固溶體， Ferrite 體心立方結構，性能：強度、硬度低, 塑性、韌性較好。 (2)奧氏體A() 碳溶于-Fe中形成的固溶體， Austenite 面心立方結構，強度低, 塑性好。(3)滲碳體Fe3C(Cm) 金屬化合物。成分固定,為 Cementite6.69%C。性質(zhì)硬而脆。是鐵碳合金中的強化相。鐵碳合金的基本相 Phases and structures(1) 鐵素體碳在-Fe中的固溶體， Ferrite ( F )特點： 最大溶解度(Maximum saturated sol

4、ubility of ferrite)為0.0218%C； (2) 奧氏體是碳在-Fe中的固溶體，Austenite ( A )特點： 最大溶解度(Maximum saturated solubility of C in austenite)2.11%C； 其力學性能與含碳量及晶粒大小有關，一般170220HBS、=4050%； 形變能力好，形變抗力小。鐵原子碳原子金屬化合物Fe3C 滲碳體 Cementite (Cm)(4)萊氏體 Ledeburite：共晶 產(chǎn)物，1148進行， L A() + Cm = 萊氏體代號Ld(5) 珠光體 Pearlite： 共析 產(chǎn)物， 727進行， A()

5、F + Cm = 珠光體代號 P 鐵碳合金的基本組織(混合物)萊氏體： Ledeburite ( Ld ) L (A + Fe3C ) 成分：4.3%C珠光體： Pearlite ( P ) A (F+ Fe3C ) 成分：0.77%C鐵碳合金分類工業(yè)純鐵-0.0218%C鑄鐵過共晶鑄鐵-4.36.69%C亞共晶鑄鐵-2.114.3%C共晶鑄鐵-4.3%C共析鋼-0.77%C過共析鋼-0.772.11%C亞共析鋼-0.02180.77%C鋼2. Fe-Fe3C相圖分析(點、線、區(qū)，組成相）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T1

6、2270.772.114.3奧+鐵(鐵素體+滲碳體)液體+奧氏體液體 +滲碳體液體(奧氏體+滲碳體)G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFDN奧氏體A3A1Acm （各組成相的組織形態(tài)）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )3-

7、7 Fe- Fe3CSPECKFD奧氏體A3A1Acm（共晶部分）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3奧+鐵 奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體A3A1Acm 共晶體:L (A+Cm) Ld（共析部分）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體I

8、I+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFDN奧氏體A3A1Acm共析:A (F+Fe3C) P Ld Ld（各組成相的組織形態(tài)）0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體

9、珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )3-7 Fe- Fe3CSPECKFD奧氏體A3A1Acm3. 鐵-碳相圖的應用（1）分析鐵碳合金的結晶過程 亞共析鋼的結晶過程 過共析鋼的結晶過程例：亞共析鋼的結晶過程含碳量為0.02%0.77% ,鐵素體+珠光體 組織。FP40.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體

10、+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體A3A1AcmA2-3AF3-4A1-2L1L0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體A3A1AcmAA1

11、-2L1LPA0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體A3A1AcmAA1-2L1LPA（2）分析加熱時的組織轉(zhuǎn)變0.026.695006007008009001000110012001300140015001600T12270.772.

12、114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體A3A1Acm（3）分析鐵碳合金的組織根據(jù)相圖可以判斷在溫度緩慢變化條件下，任一成分的合金在某個溫度時的組織是由哪些相組成的，各相的化學成分以及各相所占的比例。鐵碳合金室溫組織比例圖100%FFe3CFe3CPLd00.772.114.36.69C%0.026.695006007008009001000110012001

13、300140015001600T12270.772.114.3珠光體奧+鐵鐵 + 珠滲碳體II+珠光體奧氏體+ 滲碳體II液體+奧氏體液體 +滲碳體液體奧氏體+滲碳體II+萊氏體滲碳體+萊氏體滲碳體+低溫萊氏體珠光體+滲碳體II+低溫萊氏體萊氏體低溫萊氏體G(912 )7271148C%鐵素體A(1538 )SPECKFD奧氏體d液+d奧+d液體液+奧ABNJ奧氏體A3A1Acm單相固溶體固溶體的強度、硬度高于純金屬，固溶度越高，強度、硬度越高，塑性、韌性一般隨固溶度增加而下降。（4） 判斷鐵碳合金力學性能必須指出，雙相合金，特別是含共析體和共晶體的合金的機械性能，與其組織的細密程度有關。組織細密、強度、硬度升高。兩相混合物當合金為兩相混合物時(如P、P+F等)。合金的性能大致為兩相的體積加權平均值。強度 =1V1+2V2硬度 HB=HB1V1+HB2V2碳鋼機械性能400MPa800MPa1200MPaHB(100HB)(200HB)(300HB)00.40.81.2akdysbsbHB60%14J/cm2d,y