铁碳合金nullnull第三节
铁碳合金相图数控技术教研室 谢洪君null重点内容:
1.铁碳合金相图的分析
2.铁碳合金的冷却过程及组织
3.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
难点:铁碳合金相图的分析第三节 铁碳合金相图null第三节 铁碳合金相图一、铁碳合金的基本相
1. 纯铁
1)性能
(1)熔点——1538℃(一个大气压下)
(2)密度——7.87g/cm2
(3)力学性能——强硬度低,塑韧性好
(σb=180-280MPa,δ =40-50%,HB=50-80)
(4)物理性能——磁导率高null同素异晶转变:固态...
nullnull第三节
铁碳合金相图数控技术教研室 谢洪君null重点内容:
1.铁碳合金相图的分析
2.铁碳合金的冷却过程及组织
3.含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
难点:铁碳合金相图的分析第三节 铁碳合金相图null第三节 铁碳合金相图一、铁碳合金的基本相
1. 纯铁
1)性能
(1)熔点——1538℃(一个大气压下)
(2)密度——7.87g/cm2
(3)力学性能——强硬度低,塑韧性好
(σb=180-280MPa,δ =40-50%,HB=50-80)
(4)物理性能——磁导率高null同素异晶转变:固态下,随温度的改变,金属由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的现象。
与结晶过程相似,同素异晶转变也是一个重结晶过程。遵循着结晶的一般规律。只是同素异晶转变在固态下进行,原子的扩散较难,转变时需要较大的过冷度。若转变时晶格的致密度有改变,将引起晶体体积的变化,使其产生较大的内应力。
大多数金属没有同素异晶转变,而铁、锰、锡等金属有同素异晶转变。如铁2)同素异晶转变null在金属晶体中,铁的同素异晶转变最为典型,也是最重要的。纯铁的冷却曲线如右图所示。
-Fe、-Fe、 -Fe是铁在不同温度下的同素异构体。 -Fe和-Fe都是体心立方晶格,分别存在于熔点至1394℃之间及912℃以下。-Fe是面心立方晶格,存在于1394℃~912℃之间。 纯铁的同素异晶转变null第三节 铁碳合金相图2)同素异晶转变
(1)δ-Fe(体心立方晶格)——1394℃-1538℃
(2)γ-Fe(面心立方晶格)——912℃-1394℃
(3)α-Fe(体心立方晶格)——912℃以下 null第三节 铁碳合金相图2.铁碳合金的基本相
1)渗碳体(Fe3C)
(1)含义——铁和碳形成的一种具有复
杂斜方晶格的金属化合物
(2)性能——硬度高(HV950-1050)强
度低,塑韧性低(接近0),熔点1227℃null第三节 铁碳合金相图2)铁素体(F或α)
(1)含义——碳在α-Fe中的间隙固溶体
(2)性能
强硬度低(σb=180-280MPa)
塑韧性好(δ =30-50%,HB=50-80)null第三节 铁碳合金相图3)奥氏体(A)
(1)含义——碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体
(2)性能——强硬度低,塑韧性好null第三节 铁碳合金相图4)珠光体(P)
(1)含义——由铁素体和渗碳体组成的多相组织。
(2)性能——由于珠光体组织是由软的铁素体和硬的渗碳体组成,因此,它的性能介于铁素体和渗碳体之间,即具有较高的强度(σb=770MPa)和塑性(δ=20~25%),硬度适中(180HBS)。null第三节 铁碳合金相图5)莱氏体(Ld)
(1)碳的质量分数为4.3%的液态铁碳合金冷却到
1148℃时,同时结晶出奥氏体和渗碳体的多
相组织
(2)在727℃以下莱氏体由珠光体和渗碳体组成,
称为变态莱氏体,用符号Ld′
示。
(3)性能——与渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。null第三节 铁碳合金相图铁碳合金的基本相null第三节 铁碳合金相图二、铁碳合金相图分析 Qnull1、抓住共晶、共析相似画线。
2、抓住共晶、共析相似写出反映物。
3、填写6个温度
4、随着温度降低填写渗碳体
5、写出各折点的含碳量null第三节 铁碳合金相图两个重要的特性点
1)C点为共晶点
(1)合金在平衡结晶过程中冷却到1148℃
时,C点成分的L发生共晶反应,生成E
点成分的A和Fe3C。共晶反应在恒温下
进行,反应过程中L、A、Fe3C三相共
存,反应式为:
null第三节 铁碳合金相图(2)共晶反应的产物是A与Fe3C的共晶混合
物莱氏体
(3)莱氏体组织中的渗碳体称为共晶渗碳体。
在显微镜下莱氏体的形态是块状或粒状A
(727℃时转变为珠光体)分布在渗碳体基
体上。 null第三节 铁碳合金相图2)S点为共析点
(1)合金在平衡结晶过程中冷却到727℃时,S点成分的A发生共析反应,生成P点成分的F和Fe3C。共析反应在恒温下进行,反应过程中P、A、Fe3C三相共存,反应式为 null第三节 铁碳合金相图(2)共析反应的产物是F与Fe3C的共析混合物珠
光体。
(3)珠光体组织中的渗碳体称为共析渗碳体。
在显微镜下珠光体的形态呈层片状。在放
大倍数很高时,可清楚看到相间分布的渗
碳体片(窄条)与铁素体片(宽条)。
(4)珠光体的强度较高,塑性、韧性和硬度介
于渗碳体和铁素体之间null第三节 铁碳合金相图铁碳合金相图分析 null第三节 铁碳合金相图null第三节 铁碳合金相图3.相图中的特性线
1)AC线 液体向奥氏体转变的开始线。
即:L→A。
2)CD线 液体向渗碳体转变的开始线。
即:L→Fe3CⅠ。
ACD线统称为液相线,在此线之上合
金全部处于液相状态,用符号L表示。 null第三节 铁碳合金相图3)AE线 液体向奥氏体转变的终了线。
4)ECF水平线 共晶线。
AECF线统称为固相线,液体合金冷却至此线
全部结晶为固体,此线以下为固相区。
5)ES线 又称Acm线,是碳在奥氏体中的溶解度
曲线。即:A→Fe3CⅡ。
6)GS线 又称A3线,奥氏体中析出铁素体。null第三节 铁碳合金相图7)GP线 奥氏体向铁素体转变的终了线。
8)PSK水平线 共析线(727℃),又称A1线。
9)PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线。null第三节 铁碳合金相图三、典型铁碳合金的冷却过程及组织
1.铁碳含金的分类null第三节 铁碳合金相图2.典型铁碳含金冷却过程分
1)共析钢null第三节 铁碳合金相图2)亚共析钢null第三节 铁碳合金相图3)过共析钢null第三节 铁碳合金相图4)共晶白口铸铁null第三节 铁碳合金相图5)亚共晶白口铸铁null第三节 铁碳合金相图6)过共晶白口铸铁——同上,析出一次渗碳体
四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1.C对平衡组织的影响
1)引起相组成物中F、 Fe3C相对量的变化:
C%↑——F%↓、Fe3C%↑
2)引起组织组成物的变化
C%↑——F→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+
Fe3CⅡ+Ld’→Ld’→ Fe3CⅠ+Ld’→ Fe3CⅠ
3)引起组织形态的变化。例Fe3CⅡ:C%↑—不连续→
连续网状null第三节 铁碳合金相图2.C对力学性能的影响
1)原因
(1)室温组织类型、相组成和组织组成物相对量不同
(2)组织的形态与分布不同(尤其应注意Fe3CⅡ的分布)
2)影响
(1)对钢的影响——C%↑—硬度↑,塑、韧性↓
强度:先升后降(当C%>1.0%时,Fe3CⅡ呈连续网状)
(2)对白口铁的影响:脆性很大,强度很低,硬度、耐磨性很高null第三节 铁碳合金相图五、Fe——Fe3C相图的应用和局限性
1.Fe——Fe3C相图的应用
1)在钢铁材料选用方面的应用
2)在铸造工艺方面的应用
3)在热锻、热轧工艺方面的应用
4)在热处理工艺方面的应用null第三节 铁碳合金相图2.Fe——Fe3C相图的局限性
1)Fe——Fe3C相图反映的是平衡相,而不是组织。
相图能给出平衡条件下的相、相的成分和各相的
相对质量,但不能给出相的形状、大小和空间相
互配置的关系。
2)Fe——Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平
衡状态。实际生产中应用的钢和铸铁,除了铁
和碳以外,往往含有或有意加入其它元素。被
加入元素的含量较高时,相图将发生重大变化。
严格说,在这样的条件下铁碳相图已不适用。null第三节 铁碳合金相图2.Fe——Fe3C相图的局限性
3)Fe——Fe3C相图反映的是平衡条件下铁
碳合金中相的状态。相的平衡只有在非
常缓慢的冷却和加热,或者在给定温度
长期保温的情况下才能达到。就是说,
相图没有反映时间的作用。所以钢铁在
实际的生产和加工过程中,当冷却和加
热速度较快时,常常不能用相图来分析
问题。
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