鐵碳合金圖及其解析課件

3.5鐵碳合金相圖需要掌握的知識點Fe-Fe3C相圖中重要的點、線和相區(qū)。Fe-Fe3C相圖中的重要轉(zhuǎn)變及產(chǎn)物。Fe-Fe3C相圖分析典型成分鐵碳合金的結(jié)晶過程。分析室溫下得到的相和組織組成物。碳對鐵碳合金平衡組織和性能的影響。一、鐵碳合金組織（一）、Fe-Fe3C相圖的組元1．Fe組元性能特點—強度低、硬度低、韌性、塑性好2．Fe3C

性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零?？估瓘姸圈襜=180～230MPa延伸率δ=30％～50％斷面收縮率ψ=70％～80％ak=1.6×10～2×10J/㎡66硬度50HB～80HB抗拉強度σb=30MPa硬度800HBδ=0ψ=0ak=0(二)、純鐵的的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1394°C912°C體心立方面心立方體心立方δ-Feγ-Feα-Fe固態(tài)下，一種元素的晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象——同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

（三）、Fe-Fe3C相圖中的相和組織1．液相L2．α相鐵素體F

（C固溶到α-Fe中的間隙式固溶體）強度、硬度低、塑性好

（室溫：C%=0.0008%,

727度：C%=0.0218%）鐵素體顯微組織3．γ相、A奧氏體

（C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體）強度低，易塑性變形4．Fe3C－金屬化合物性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。5．珠光體P（鐵素體和滲碳體的共析混合物）抗拉強度σb=770MPa延伸率δ=20％～35％斷面收縮率ψ=40％～60％ak=3×10～4×10J/㎡55A0.77

F0.0218+Fe3C或A0.77

P0.77727℃727℃硬度180HB二、鐵碳相圖分析相圖：表示在平衡狀態(tài)下，合金系的相與溫度、成分之間關(guān)系的圖形。（又稱狀態(tài)圖，平衡圖）相圖的建立

Fe-Fe3C

相圖FeT°Fe3C

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)相圖中的主要點（14個）（1）組元的熔點：

A(0,1538)鐵的熔點

D(6.69,1227)Fe3C的熔點（2）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點

G（0，912）g－Fe

a-Fe（3）碳在鐵中最大溶解度點

P（0.0218，727）碳在a-Fe中的最大溶解度 E（2.11，1148）碳在g-Fe中的最大溶解度

Q（0.0008，RT）室溫下碳在a-Fe中的溶解度三相共存點

S（共析點）（gs＋aP

＋Fe3C）

C（共晶點）（gE＋LC

＋Fe3C）相圖中的線液相線(ＡＣＤ):其上體系為液相，(結(jié)晶時液相的成分變化線)固相線（ＡＥＣＦ）：其下為固相，(結(jié)晶時固相的成分變化線)4 Fe-Fe3C相圖中的轉(zhuǎn)變強調(diào)！根據(jù)相圖規(guī)則，兩個單相區(qū)之間必然夾一個兩相區(qū)，兩相區(qū)的兩個相就由這兩個單相區(qū)的相組成。LCAE+Fe3C1148萊氏體Ld萊氏體Ld：A與Fe3C的機械混合物成分：4.3%C性能：硬而脆形態(tài)：點狀、短條狀A(yù)分布于Fe3C基體上1共晶轉(zhuǎn)變2共析轉(zhuǎn)變ASFP+Fe3C727珠光體P珠光體

P：F與Fe3C的機械混合物成分：0.77%C性能：適中，介于F和Fe3C之間形態(tài)：層片狀，粒狀Ld降溫到727℃時，A→P，因此：Ld(A+Fe3C)

→L’d(P+Fe3C)低溫萊氏體L’d：P和Fe3C的機械混合物（變態(tài)萊氏體）三．鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程Fe-C合金分類工業(yè)純鐵——C%≤0.0218%鋼——0.0218%＜C%≤2.11% 亞共析鋼＜0.77%

共析鋼＝0.77%

過共析鋼＞0.77%白口鑄鐵——2.11%＜C%＜6.69% 亞共晶白口鐵＜4.3%共晶白口鐵＝4.3%過共晶白口鐵＞4.3%類型亞共析鋼共析鋼過共析鋼鋼號204560T8T10T12碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％0.200.450.600.801.001.20幾種

常見

碳鋼(2)共析鋼(C%=0.77%)結(jié)晶過程室溫組織:

層片狀

P

(

F

+

共析

Fe3C

) 500×珠光體強度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C

和

F

之間。(3)亞共析鋼(C%=0.4%)結(jié)晶過程室溫組織:

F

+

P，500×(4)過共析鋼(C%=1.2%)結(jié)晶過程室溫組織:

P

+

Fe3CII

400×(６)亞共晶白口鐵(C%=3%)結(jié)晶過程室溫組織:Le′+

P

+

Fe3CII200×(６)過共晶白口鐵

(C%=3%)結(jié)晶過程室溫組織:Le′+

Fe3CI

500×四碳的質(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)對平衡組織的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對力學(xué)性能的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對工藝性能的影響。（一）.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對平衡組織的影響FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Le’Le’Le’+Fe3CIIFe3C含碳量——相對量C%↑→F%↓，F(xiàn)e3C%↑（二）.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對

力學(xué)性能的影響HB：取決于相及相對量C%↑→HB↑強度：C%↑→σ↑0.9%↑→σ↓塑性、韌性：C%↑→塑性↓、韌性↓

五Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用選擇材料方面的應(yīng)用制定熱加工工藝方面的應(yīng)用1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進行選擇材料。2.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。一.選擇材料方面的應(yīng)用1、在鑄造工藝方面的應(yīng)用2、在熱鍛、熱軋工藝方面的應(yīng)用3、在熱處理工藝方面的應(yīng)用二.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用鐵碳合金相圖練習(xí)題一、名詞解釋相圖鐵素體奧氏體珠光體滲碳體二、間答題1、合金結(jié)晶有哪些類型？各自的結(jié)晶特征？2、按鐵碳相圖，鐵碳合金如何