第4章第3节铁碳相图课件

第三节 铁碳合金相图 重点：钢的基本相和显微组织；含碳量与性能的关系。难点：相图的分析。学习方法：掌握“相构成了组织、组织决定了性能”原则。学时：4学时一二请在这里输入您的主要叙述内容整体概述三请在这里输入您的主要叙述内容请在这里输入您的主要叙述内容v铁碳合金：是以FeFe和C C为组元而形成的一种合金；是现代工业使用最广泛的合金，占金属零件80-80-90%90%。v铁碳相图：是研究铁碳合金的重要工具,对于钢铁材料的研究和使用,特别是热加工工艺制订都有重要的指导意义。一、铁碳合金的基本相和组织(一）基本相1 1、铁素体：v碳固溶于-FeFe中形成的间隙固溶体。v用(或F F)表示。铁素体显微组织b b=180=180230MPa230MPaS S=100=100120MPa120MPaHBS=80 HBS=80=30=3050%50%a ak k=294J/cm=294J/cm2 2v铁素体机械性能 2 2、奥氏体：v碳固溶于-Fe-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，高温相；v用或 A A 表示。vb b=392MPa=392MPavS S=100=100150MPa 150MPa v HB=120 HB=120；v=40=4050%50%va ak k=320J/cm=320J/cm2 23.3.渗碳体（FeFe3 3C C）v具有复杂的 斜方结构渗碳体性能：HB=800 HB=800 b b=30MPa=30MPa 0 0 a ak k 0 0v属于硬脆相。v是钢中的强化相。v它的数量、形状、分布对钢的性能影响很大。渗碳体分类：FeFe3 3C C（块状）Fe Fe3 3C C共晶（鱼骨状）Fe Fe3 3C C（网状）Fe Fe3 3C C共析（层状）FeFe3 3C C（短杆状或粒状）（二）主要显微组织1 1、单相组织：F F（）、A A（）和 FeFe3 3C C。2 2、双相组织：v珠光体（P P）；v莱氏体（L Ld d）。1 1）珠光体（P P）：v共析转变的产物：A AS S （F FP P+Fe+Fe3 3C C）v为铁素体与渗碳体的机械混合物，呈层片状。v珠光体（P P）的性能：b b=770MPa=770MPa；HB=180 HB=180；=20 =2035%35%；a ak k=30=3040J/cm40J/cm2 2。2 2、莱氏体（L Ld d）：v共晶转变产物：L LC C （A AE E+Fe+Fe3 3C C）v为奥氏体与渗碳体的机械混合物，呈鱼骨状和羽毛状v性能：硬脆。莱氏体（LdLd）二、铁碳相图分析1.1.特征点CK KEPS2.2.相图中的特征线1 1）ABCDABCD为液相线,AECF AECF为固相线。2 2）2 2条重要水平线（1 1）ECFECF水平线 共晶线 在此温度发生共晶转变：L LC C A AE E+Fe+Fe3 3C C v转变产物：为奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，记为L Ld d。（2 2）PSKPSK水平线（A A1 1线）共析线 在此温度发生共析转变：A AS S F FP P+Fe+Fe3 3C C v转变产物：为铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，记为P P。3 3）三条固态转变曲线（1 1）GSGS线（A A3 3线）v奥氏体析出铁素体的起始温度v铁素体全部转变为奥氏体的终了温度。（2 2）ESES线（AcmAcm）v奥氏体的溶解度曲线；v当温度低于此曲线时，将从奥氏体中析出二次渗碳体；v记为FeFe3 3C CIIII，呈网状。（3 3）PQPQ线v铁素体的溶解度曲线。v当温度低于此曲线时，要从铁素体中析出三次渗碳体。v记为FeFe3 3C CIIIIII可略。3.3.相图中的主要相区1 1）单相区：A A、F F、FeFe3 3C C。2 2）两相区：L+A L+A、L+FeL+Fe3 3C C、A+Fe A+Fe3 3C C、A+FA+F、F+FeF+Fe3 3C C。3 3）三相区：L+A+FeL+A+Fe3 3C C、A+A+F+FeF+Fe3 3C C4 4、铁碳合金分类三、碳钢的结晶过程1.1.共析钢（0.77%C0.77%C）显微组织：100%P100%P（F+FeF+Fe3 3C C）2.2.亚共析钢（0.0218%0.0218%C C0.77%0.77%）2 24 4 4 43 35 51212232334344444 4545显微组织：P+FP+F3.3.过共析钢（0.77%0.77%C C 2.11%2.11%）显微组织：P+Fe3C4.4.共晶白 口铸铁（4.3%C4.3%C）显微组织：100%L100%L、d d(莱氏体）5.5.亚共晶白口铸铁（2.11%2.11%C C4.3%4.3%）显微组织：P+Fe3C+L、d6.6.过共晶白口铸铁（4.3%4.3%C C6.67%6.67%）显微组织：L L、d d+Fe+Fe3 3C C 四、含碳量对碳钢平衡组织和性能的影响1 1、含碳量对碳钢基本相影响v碳钢在室温下的基本相：铁素体(F F)和渗碳体(FeFe3 3C C)vC%F%C%F%、FeFe3 3C%C%2 2、含碳量对碳钢组织影响v组织按下列顺序发生变化 C%C%F F F+PF+P P P P+FeP+Fe3 3C CIIII。纯铁亚共析钢共析钢过共析钢3 3、含碳量对碳钢的力学性能的影响1 1）对塑性、韧性与硬度影响v对组织不敏感；v取决于基本相的类型和相对量。v铁素体是软韧相v渗碳体是硬脆相vC%F%C%F%塑性、韧性vC%FeC%Fe3 3C%C%硬度 2 2）含碳量对强度的影响v对组织敏感（1 1）当C%0.77%C%0.77%：C%P%C%P%强度；（2 2）当0.77%C%1.0%0.77%C%1.0%C%1.0%：C%Fe C%Fe3 3C CIIII以网状析出强度4 4、含碳量对碳钢的工艺性能的影响v低碳钢：压力加工性能（锻造性能）和焊接性能较好；v中碳钢：切削性能和综合机械性能较好。v高碳钢：耐磨性较好。v碳钢的铸造性能较差。五、铁碳平衡相图的应用 1、选材：根据含碳量-组织-性能的关系，选择合适材料。2、制定锻造和铸造等加工工艺。提问与解答环节Questionsandanswers添加标题添加标题添加标题添加标题此处结束语点击此处添加段落文本.您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字谢谢聆听THANKYOUFORLISTENING演讲者：XX时间：202X.XX.XX