铁碳合金相图演示文稿1

工程材料与材料成型基础纯铁的结晶过程δ-Fe→γ-Fe→α-Fe固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象——同素异构转变工程材料与材料成型基础同素异构转变意义：对有同素异构的材料，可以通过热处理改变其组织、结构→性能比较：•是形核与长大的过程同结晶（也称重结晶）•是一种固态晶格向另一种固态晶格转变不同于结晶工程材料与材料成型基础铁碳合金的基本相铁素体F：碳在α-Fe中的间隙固溶体体心立方，σb↓,HB↓,δ↑,αk↑,铁磁性奥氏体A：碳在γ-Fe中的间隙固溶体面心立方，HB↓,δ↑,顺磁性渗碳体Fe3C:Fe与C的间隙化合物复杂晶格，硬而脆，几乎无塑性，230℃以下铁磁性高温铁素体δ：碳在δ-Fe中的间隙固溶体体心立方，顺磁性第二章铁碳合金§1概述含碳小于2.11%的铁碳合金为钢含碳大于2.11%的铁碳合金为铁特点：机械性能好、储存量大、冶炼方便2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元86（四）、Fe-C合金的成分-组织-性能关系1.含碳量——相相对量C%↑→F%↓，Fe3C%↑含碳量——组织F--F+P--PdP+Fe3CII--P+Fe3CII+Le’--Le’-Le’+Fe3CII--Fe3C2.金属材料组织和性能的控制2.2合金的结晶单元85§2铁碳合金基本组织和性能一、铁二、渗碳体（Fe3C）FeC910FeC1390~910铁素体奥氏体硬度高、塑性低§3铁碳合金状态图的分析共晶反应液体4.3%C莱氏体4.3%C（奥氏体2.11%C+渗碳体6.67%C）1147ºC共析反应奥氏体0.77%C珠光体0.77%C（铁素体0.02%C+渗碳体6.67%C）723ºC工程材料与材料成型基础共析转变和包晶转变2共析转变ASFP+Fe3C727珠光体P珠光体P：F与Fe3C的机械混合物成分：0.77%C性能：适中，介于F和Fe3C之间形态：层片状，粒状Ld降温到727℃时，A→P，因此：Ld(A+Fe3C)→L’d(P+Fe3C)低温莱氏体L’d：P和Fe3C的机械混合物（变态莱氏体）3包晶转变LB+δHAJ1495工程材料与材料成型基础铁碳合金相图的特性点特性点温度(℃)碳含量(%)说明A15380纯铁熔点B14950.53在包晶转变温度下的液相含碳量C11484.30共晶点D12276.69渗碳体熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶转变线与渗碳体成分线的交点G9120α-Fe←→γ-Fe同素异构转变点(A3)H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点K7276.69共折转变线与渗碳体成分线的交点M7700α-Fe磁性转变点(A2)N13940γ-Fe←→δ-Fe同素异构转变点(A4)O7700.46铁素体的磁性转变时，与之平衡的奥氏体碳含量P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点Q00.008碳在α-Fe中的溶解度工程材料与材料成型基础铁碳合金相图的主要特性线特性线说明ABCD液相线AHJECF固相线HN碳在δ相中的溶解度线JNA←→δ转变开始（终了）温度线GPF←→A转变开始（终了）温度线，碳在F中的溶解度线(TA1),GSA←→F转变开始（终了）温度线(A3)ES碳在A中的溶解度线(Acm)PQ碳在F中的溶解度线(TA1)HJBLB+δH←→γJ包晶转变线，L+δ+γ三相平衡区ECFLC←→γE+Fe3C共晶转变线，L+γ+Fe3C三相平衡区PSKLS←→αP+Fe3C共晶转变线，L+γ+Fe3C三相平衡区（A1）工程材料与材料成型基础铁碳合金分类工业纯铁0.0218%C钢0.0218-2.11%C亚共析钢0.0218-0.77%C共析钢0.77%C过共析钢0.77-2.11%C白口铸铁（生铁）2.11-6.69%C亚共晶白口铸铁2.11-4.3%C共晶白口铸铁4.3%C过共晶白口铸铁4.3-6.69%C工程材料与材料成型基础共析钢的结晶过程共析钢（合金Ⅰ）：LA+LAP727Ⅰ工程材料与材料成型基础共析组织工程材料与材料成型基础亚共析钢的结晶过程LA+LAP+F727F初+A（F+Fe3C)F初与共析F的区别：•生成的温度不同，形态不同•随C%提高→P%升高亚共析钢（合金Ⅱ）：ⅡⅢ工程材料与材料成型基础亚共析组织工程材料与材料成型基础过共析钢的结晶过程LA+LAFe3CⅡ+AP+Fe3CⅡ727过共析钢（合金Ⅲ）Fe3CⅡ与共析Fe3C：•生成温度不同•形态不同工程材料与材料成型基础过共析组织工程材料与材料成型基础共晶白口铸铁组织转变工程材料与材料成型基础亚共晶白口铸铁组织转变工程材料与材料成型基础过共晶白口铸铁组织转变另打开观看钢冷曲线工程材料与材料成型基础室温下含碳量与相和组织的关系工程材料与材料成型基础含碳量与性能的关系随C%↑→Fe3C%↑，F%↓由于Fe3C是硬质点，F是软质点→σb↑,HB↑,αk↓,δ↓,耐磨性↑当Fe3C以网状分布时，→脆性↑当C%0.9%时，随C%↑→σb↓工程材料与材料成型基础相图的应用为什么在1100℃时，0.4%C的钢能锻造，而4.0%C的铸铁不能锻造？分析：在1100℃时，0.4%C钢为单相A，塑性好，强度低，容易变形；4.0%C铸铁为Ld，是两相的混合物，变形不协调，且Ld以Fe3C为基体，硬而脆，变形易开裂。铁碳相图反映了加热、冷却过程中的组织和相的变化，说明了合金成分对相、组织、性能的影响。因此，相图可以作为选材的参考，制订热加工工艺的依据。铁碳合金中哪些成分能发生共晶转变？共析转变？转变应具备的条件？含碳量〈0.77%含碳量=0.77%含碳量〉0.77%§4碳钢含碳小于2.11%的铁碳合金，还有少量的杂质（磷、硫、锰、硅）一、碳及杂质对钢性能的影响碳磷硫硅锰存在转折点0.77%C冷脆性热脆性影响不大良性影响二、碳素钢的分类1.按钢的含碳量分类低碳钢——含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量在0.25%~0.60%之间高碳钢——含碳量大于0.60%2.按钢的质量分类普通碳素钢——钢中硫、磷含量教高优质碳素钢——钢中硫、磷含量教低3.按用途分类4.按冶炼时脱氧程度不同分类碳素结构钢——用于制造机械零件和工程结构件碳素工具钢——用于制造各种工具沸腾钢——不脱氧气的钢镇静钢——为完全脱氧钢半镇静钢——为半脱氧钢三、碳素结构钢普通碳素结构钢优质碳素结构钢其他专用碳素结构钢Q235-A·F60Mn易切削结构钢锅炉用钢四、碳素工具钢含碳量在0.65%~1.35%之间T+数字T10A五、铸钢含碳量在0.20%~0.60%之间ZG+两组数字ZG200-400§5铸铁灰铸铁铁素体灰铸铁珠光体灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁