铁碳合金图

nullnull《材料与热加工基础 》 第三章 铁碳合金相图机械工程系 金工教研室 第三章 铁碳合金相图 第三章 铁碳合金相图纯铁的同素异晶转变 Fe – C 相图的基础知识。 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。 Fe - Fe3C 相图的建立与分析。 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。 Fe - Fe3C 相图的应用。 第一节 Fe - C相图的基础知识 第一节 Fe - C相图的基础知识2.铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.稳定的化合物可以作为一个独的组元。4.Fe – C 二元相图。1.纯铁的同素异晶转变1.纯铁的的同素异晶转变1.纯铁的的同素异晶转变 纯铁的冷却曲线 纯铁的冷却曲线1394℃1534℃912℃2.Fe- C相图2.Fe- C相图(6.69%C)第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能 第二节 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能 一.组元 * 铁 ( ferrite ) * 渗碳体 ( Cementite )二.基本组织二.基本组织1.铁素体 ( F ) 碳溶于α–Fe中的间隙固溶 体。 null2.奥氏体 ( A ) 碳溶于γ-Fe中形成 的间隙固溶体。 奥氏体组织金相图 奥氏体组织金相图null3. 渗碳体 ( Fe3C ) 铁与碳形成的金属化合物。 渗碳体组织金相图渗碳体组织金相图4.珠光体 ( P )4.珠光体 ( P )铁素体和渗碳体组成的机械混合物。5.莱氏体 ( Ld )5.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。第 三 节 Fe - Fe3C 相图的建立与分析第 三 节 Fe - Fe3C 相图的建立与分析一.Fe - Fe3C 相图的建立共晶反应相图共析反应相图 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+ Fe3CⅠ6.69%C( A+Fe3C )LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+ Fe3CⅡ( F+ Fe3C )PP+FP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相图共析相图匀晶相图( P+Fe3C ) Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A6.69%CLdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FPLd’K( P+Fe3C )P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ( F+ Fe3C )A+ Fe3CⅡL+ Fe3CⅠ( A+Fe3C ) Fe - Fe3C 相图 Fe - Fe3C 相图二. Fe - Fe3C 相图的分析二. Fe - Fe3C 相图的分析五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 nullnull三.典型铁碳合金的结晶过程分析三.典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )null1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )2. 共析钢 ( Wc = 0.77% ) 共析钢组织金相图 共析钢组织金相图3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% ) 亚共析钢组织金相图 亚共析钢组织金相图4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )4.过共析钢 ( Wc = 1.2% ) 过共析钢组织金相图 过共析钢组织金相图5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% ) 共晶白口铁组织金相图 共晶白口铁组织金相图6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% ) 亚共晶白口铁组织金相图 亚共晶白口铁组织金相图7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% ) 过共晶白口铁组织金相图 过共晶白口铁组织金相图null组织组成物:F ; Fe3CF ; P相组成物:P = 1 – WF = 57%Fe3C = 1 - WF = 6%0.020.450.776.69第四节 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响 第四节 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响 碳的质量分数对平衡组织的影响。 碳的质量分数对力学性能的影响。 碳的质量分数对工艺性能的影响。一.碳的质量分数对平衡组织的影响一.碳的质量分数对平衡组织的影响null二.碳的质量分数对 力学性能的影响二.碳的质量分数对 力学性能的影响三.碳的质量分数对工艺性能的影响三.碳的质量分数对工艺性能的影响对铸造性能的影响。 对锻造性能的影响。 对焊接性能的影响。 对切削加工性能的影响。 第五节 Fe - Fe3C 相图的应用 第五节 Fe - Fe3C 相图的应用一.选择材料方面的应用一.选择材料方面的应用1. 分析零件的工作条件, 根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。2. 根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化规律 , 确定选定材料的工作范围。二.制定热加工工艺方面的应用二.制定热加工工艺方面的应用钢铁的冶炼钢铁的冶炼高炉 炼铁铸铁锭生产铸铁件炼钢生铁转炉 平炉 电炉生产钢件null1.炼铁的冶金反应特点:1.炼铁的冶金反应特点:还原反应 2.炼钢的冶金反应特点: 2.炼钢的冶金反应特点:氧化反应 1.镇静钢 ( killed steel ) 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。 1.镇静钢 ( killed steel ) 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右, 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。 2.沸腾钢 ( boiling steel ) 钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,Wo = 0.03%～0.07%,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧 性差, 常用于要求不高的零件。 3.半镇静钢 ( balanced steel ) 半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进 行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。