工程材料與成形工藝基礎(chǔ)第三章鐵碳合金課件

第三章鐵碳合金相圖1.鐵碳合金的組元和相2.鐵碳合金相圖分析3.典型鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織

5.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)，是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。4.含碳量對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響一、鐵碳合金的組元和相1、組元：Fe、Fe3C2、相⑴鐵素體：碳在α-Fe中的固溶體稱鐵素體，用F或

表示。

碳在δ-Fe中的固溶體稱δ-鐵素體，用δ表示。

都是體心立方的間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，在727℃時(shí)最大為0.0218%，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⑵奧氏體:碳在-Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或表示。是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148℃時(shí)最大為2.11%。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，鋼材熱加工都在區(qū)進(jìn)行。碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體二、鐵碳合金相圖的分析1、特征點(diǎn)?????LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++

2、特征線⑴液相線—ABCD，固相線—AHJECFD

⑵三條水平線：

HJB：包晶線LB+δH?

J

ECF：共晶線LC?

E+Fe3C共晶產(chǎn)物是與Fe3C的機(jī)械混合物，稱作萊氏體，用Le表示。為蜂窩狀，以Fe3C為基，性能硬而脆。萊氏體PSK：共析線

S

?FP+Fe3C

共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是

與Fe3C的機(jī)械混合物，稱作珠光體，用P表示。其組織特點(diǎn)是兩相呈片層相間分布，性能介于兩相之間。PSK線又稱A1`線。珠光體L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C3、相區(qū)⑴五個(gè)單相區(qū)：L、、、、Fe3C

⑵七個(gè)兩相區(qū)：L+

、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C⑶三個(gè)三相區(qū)：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三條水平線

三、典型合金的平衡結(jié)晶過程鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：⑴工業(yè)純鐵(<0.0218%C)組織為單相鐵素體。⑵鋼(0.0218~2.11%C)高溫組織為單相，易于變形，

①亞共析鋼(0.0218~0.77%C)②共析鋼(0.77%C)③過共析鋼(0.77~2.11%C)⑶白口鑄鐵(2.11~6.69%C)鑄造性能好，硬而脆①亞共晶白口鑄鐵(2.11~4.3%C)②共晶白口鑄鐵(4.3%C)③過共晶白口鑄鐵(4.3~6.69%C)P+Fe3C1．工業(yè)純鐵（C%≤0.0218%）相組成物：F+Fe3C

C%>0.0008%;FC%<0.0008%相相對(duì)量：F%=

FeC%=

組織組成物：F和Fe3CIIIL--->L+A--->A--->A+F--->F+Fe3CIII3Fe3CⅢ以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。隨溫度下降，F(xiàn)e3CⅢ量不斷增加，合金的室溫下組織為F+Fe3CⅢ。室溫下Fe3CⅢ的最大量為:3．亞共析鋼0.0218%<C%<0.77%L--->L+A--->A--->A+F--->A+P+F--->P+F相組成物：F，F(xiàn)e3C

45鋼金相F%=Fe3C%=含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織亞共析鋼室溫下的組織為F+P。在0.0218~0.77%C

范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。P%=F%=4．過共析鋼L--->L+A--->A--->A+Fe3CII--->A+P+Fe3CII--->P+Fe3CIIT12鋼金相5．共晶白口鐵（C%=4.3%）L--->L+Le--->Le(A+Fe3C共晶)--->Le(A+Fe3C共晶+Fe3CII)--->Le’(P+Fe3CII+Fe3C)共晶白口鐵金相相組成物：F，F(xiàn)e3C

F%=

Fe3C%=組織組成物：Le'

6．亞共晶白口鑄鐵2.11%<C%<4.3%

7．過共晶白口鑄鐵

過共晶白口鐵金相

相組成物：F，F(xiàn)e3CF%=

Fe3C%=

組織組成物：Le’，F(xiàn)e3C

Fe3C%=

Le’%=Lc%=

2、含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。0.77%C時(shí)，組織為100%P，含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響

鋼的性能即P的性能。＞0.9%C,Fe3CⅡ?yàn)?/p>

晶界連續(xù)網(wǎng)狀,強(qiáng)度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C,組織中有以Fe3C為基的Le’，合金太脆。3、含碳量對(duì)工藝性能的影響⑴切削性能：中碳鋼比較合適。⑵可鍛性能：低碳鋼比高碳鋼好。⑶鑄造性能：共晶成分附近的合金鑄造性能好。⑷焊接性能：低碳鋼好于高碳鋼。⑸熱處理性