鐵碳合金相圖詳解

鐵碳合金

Iron-carbonAlloy5.2鐵碳合金相圖分析1整理ppt2整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的根底。由于含碳量高于6.67％的鐵碳合金脆性極大，沒有使用價(jià)值，因而對(duì)鐵碳合金相圖只研究Fe-Fe3C局部。圖5-9所示為Fe-Fe3C相圖。相圖中各主要點(diǎn)的涵義、溫度及含碳量見表5-3所示。3整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述4整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述相圖中各主要點(diǎn)的涵義：ABCD為液相線，而AHJECF那么為固相線。相圖上的三條平行線(HJB、ECF、PCK)是指三個(gè)恒溫反響：(1)在1493℃(HJB水平線)發(fā)生包晶反響，其反響式為L(zhǎng)B+δHAJ包晶反響的結(jié)果形成了奧氏體。此反響僅可能在含碳量為O.10～0.50％的鐵碳合金中發(fā)生。

5整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述相圖中各主要點(diǎn)的涵義：相圖上的三條平行線(HJB、ECF、PCK)是指三個(gè)恒溫反響：(2)在1147℃(ECF水平線)發(fā)生共晶反響，其反響式為L(zhǎng)cFP+Fe3C。共晶反響的結(jié)果形成了奧氏體與滲碳體的共晶混合物，稱此共晶混合物為萊氏體，用字母Ld表示；冷至室溫時(shí)成為變態(tài)萊氏體，用L′d表示。此反響發(fā)生于所有含碳量>2.06％<6.67％的鐵碳合金范圍內(nèi)。6整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述相圖中各主要點(diǎn)的涵義：相圖上的三條平行線(HJB、ECF、PCK)是指三個(gè)恒溫反響：(3)在723℃(PSK水平線)發(fā)生共析反響，其反響式為AsFP+Fe3C。共析反響的結(jié)果形成了鐵素體與滲碳體的共析混合物，稱此共析混合物為珠光體(P)。所有含碳量超過0.02％的鐵碳合金中，即實(shí)際在工程上常用的鐵碳合金中均發(fā)生珠光體(共析體)轉(zhuǎn)變。7整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述此外，值得注意的是ES和PQ線：

(1)ES線——碳在奧氏體中的固溶線。從該線看出，碳在奧氏體中的最大溶解度是在1147℃，此時(shí)可溶解2.06％C，而在723℃時(shí)只能溶解0．80％C。故凡含碳量大于0.80％的鐵碳合金自1147℃冷至723℃時(shí)，均會(huì)從奧氏體中沿晶界析出滲碳體，稱此滲碳體為二次滲碳體(Fe3CⅡ)，以區(qū)別于從液體中直接結(jié)晶的一次滲碳體(Fe3CⅠ)。8整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述此外，值得注意的是ES和PQ線：(2)PQ線——碳在鐵素體中的固溶線。從該線看出，碳在鐵素體中的最大溶解度是在723℃，此時(shí)可溶解O.02％C，而在室溫平衡狀態(tài)下，僅可溶解0.0008％C，故一般鐵碳合金但凡從723℃緩冷至室溫時(shí)，均可能從鐵素體中沿晶界析出滲碳體，稱此滲碳體為三次滲碳體(Fe3CⅢ)。因其數(shù)量極少，故一般在討論中經(jīng)常予以忽略。9整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述

所謂一次、二次、三次滲碳體僅在于滲碳體來源和分布有所不同，沒有本質(zhì)區(qū)別，其含碳量，晶體結(jié)構(gòu)和本身的性質(zhì)均相同。相圖中AHN線和GPQ線的左方分別為δ和α的鐵素體區(qū)域；NJESG包圍的范疇為奧氏體區(qū)域。10整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述鐵碳合金相圖上的各種合金，通?？砂雌浜剂亢徒M織的不同，分成以下三類：(1)工業(yè)純鐵(C<0.02％)；(2)鋼(0.02～2.06％C)：亞共析鋼(C<O.80％)、共析鋼(C=O.80％)、過共析鋼(C>0.80％)；(3)白口鐵(2.06～6.67％C)：亞共晶白口鐵(C<4.3％)、晶白口鐵(C=4.3％)、過共晶白口鐵(C>4.3％)。11整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析一、概述下面列舉6個(gè)典型的鐵碳合金來討論其結(jié)晶過程。鋼和白口鐵的結(jié)晶過程雖然比較復(fù)雜，但其分析方法那么與前述的相同，并無新穎之處。所選擇的各合金的成分如圖5-10所示。12整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析13整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(一)共析鋼(0.80％C)的結(jié)晶過程分析圖中合金①為共析鋼，該合金在1點(diǎn)以上的溫度為液相(L)，緩冷至稍低于1點(diǎn)的溫度開始從L中結(jié)晶出奧氏體(A)。緩冷至2點(diǎn)溫度以下，L全部冷凝為A。繼續(xù)緩冷至3點(diǎn)溫度(723℃)時(shí)，A按共析反響轉(zhuǎn)變成珠光體。14整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(一)共析鋼(0.80％C)的結(jié)晶過程分析共析鋼的結(jié)晶過程示意圖：15整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(一)共析鋼(0.80％C)的結(jié)晶過程分析共析鋼的顯微組織(珠光體)：16整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析17整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析含碳量在0.10～0.50％范圍內(nèi)的亞共析鋼，在冷凝至1493℃時(shí)均發(fā)生包晶反響，反響結(jié)果形成奧氏體(A)；而含碳量大于0.50％者，在冷凝時(shí)，那么不發(fā)生包晶反響，而是直接從L中結(jié)晶出A。18整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析含碳量在0.10～0.50％范圍內(nèi)的亞共析鋼，在冷凝至1493℃時(shí)均發(fā)生包晶反響，反響結(jié)果形成奧氏體(A)；而含碳量大于0.50％者，在冷凝時(shí)，那么不發(fā)生包晶反響，而是直接從L中結(jié)晶出A。19整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析合金②冷凝后得到A組織，繼續(xù)冷至GS線(3點(diǎn)溫度)時(shí)，便會(huì)發(fā)生AF的轉(zhuǎn)變，同時(shí)引起母相A中碳濃度的變化。由于合金繼續(xù)冷卻過程中，A的含碳量沿GS線逐漸增濃而趨近于S點(diǎn)，即合金冷至723℃時(shí)，A的含碳量增為0.80％，故當(dāng)合金冷至稍低于723℃時(shí)，其組織中剩余的A，便會(huì)按共析反響而轉(zhuǎn)變成為珠光體，最終的顯微組織應(yīng)為F+P。20整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析必須指出，所有亞共析鋼在緩冷后，最終的顯微組織都是F+P。各種亞共析鋼組織的主要差異，在于其中的F與P的相對(duì)量和F的分布情況不同。凡含碳量距S點(diǎn)愈近的亞共析鋼，其組織中含P量愈多而F量那么愈少。含碳量大于0.50％的亞共析鋼組織，其中F趨向于沿P邊界呈網(wǎng)狀分布。21整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析

0.10％C的亞共析鋼的顯微組織。圖中白色顆粒為F晶粒；黑色顆粒為珠光體，因放大倍數(shù)過低而使珠光體中層片無法分辨。22整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析

0.30％C的亞共析鋼的顯微組織。圖中白色顆粒為F晶粒；黑色顆粒為珠光體，因放大倍數(shù)過低而使珠光體中層片無法分辨。

23整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(二)亞共析鋼(0.02～0.80％C)的結(jié)晶過程分析

0.10％C、0.30％C的亞共析鋼的顯微組織。白色顆粒為F晶粒；黑色顆粒為珠光體，因放大倍數(shù)過低而使珠光體中層片無法分辨?？梢?，含碳量較高的0.30％C亞共析鋼顯微組織中，P所占面積較大。24整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(三)過共折鋼(0.80～2.06％C)的結(jié)晶過程分析

25整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(三)過共折鋼(0.80～2.06％C)的結(jié)晶過程分析過共析鋼(以合金③為例)冷凝后得到A組織，繼續(xù)冷至ES線(3點(diǎn)溫度)時(shí)，即將從A中沿晶界開始析出Fe3CⅡ，隨著溫度的降低，A的含碳量沿ES線逐漸減少，與此同時(shí)，從A中沿晶界不斷析出Fe3CⅡ。合金冷卻至723℃時(shí)，A的含碳量減為0.80％，故當(dāng)合金冷至稍低于723℃時(shí)，其組織中剩余的A，便會(huì)按共析反響而轉(zhuǎn)變成為珠光體，最終的顯微組織應(yīng)為P+Fe3CⅡ。

26整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(三)過共折鋼(0.80～2.06％C)的結(jié)晶過程分析過共析鋼的結(jié)晶過程示意圖：27整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(三)過共折鋼(0.80～2.06％C)的結(jié)晶過程分析含1.20％C的過共析鋼的結(jié)晶顯微組織：28整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(四)共晶白口鐵(4.3％)的結(jié)晶過程分析

29整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(四)共晶白口鐵(4.3％)的結(jié)晶過程分析共晶白口鐵(圖中合金④)首先在1147℃時(shí)發(fā)生恒溫反響形成萊氏體，萊氏體在繼續(xù)冷卻過程中，由于其中A的含碳量沿ES線逐漸減少，還會(huì)不斷析出Fe3CⅡ。冷卻至723℃時(shí)，A的含碳量減為0.80％，故當(dāng)合金冷至稍低于723℃時(shí)，其組織中剩余的A，便會(huì)按共析反響而轉(zhuǎn)變成為珠光體，最終的萊氏體組織應(yīng)為(P+Fe3CII+Fe3C)。

30整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(四)共晶白口鐵(4.3％)的結(jié)晶過程分析共晶白口鐵結(jié)晶過程示意圖：31整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(四)共晶白口鐵(4.3％)的結(jié)晶過程分析共晶白口鐵顯微組織〔200×〕：32整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(五)亞共晶白口鐵(2.06～4.3％C)的結(jié)晶過程分析33整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(五)亞共晶白口鐵(2.06～4.3％C)的結(jié)晶過程分析亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程比較復(fù)雜。在共晶反響之前，在L中已首先結(jié)晶出一局部A晶體。這局部初生A在繼續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變過程與萊氏體中的奧氏體的轉(zhuǎn)變過程完全相同，即先析出Fe3CⅡ，之后含碳量為0.80％的奧氏體再通過共析反響轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。除此變化外，其它變化與共晶白口鐵完全相同。亞共晶白口鐵的最終組織應(yīng)為P+Fe3CⅡ+L′d(P+Fe3CⅡ+Fe3C)。34整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(五)亞共晶白口鐵(2.06～4.3％C)的結(jié)晶過程分析亞共晶白口鐵的結(jié)晶過程示意圖：35整理ppt5.2鐵碳合金相圖分析二、鋼和白口鐵結(jié)晶過程分析(五)亞共晶白口鐵(2.06～4.3