第四章铁碳相图资料课件

第四章第四章 铁碳相图铁碳相图知识点知识点纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变Fe C 相图的基础知识。相图的基础知识。形成形成Fe-Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。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。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。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。相图的应用。1.铁素体（铁素体（F）碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用符号F（或）表示。600 溶碳量0.008%727 溶碳量0.0218%性能：与纯铁相似，强度、硬度低，而塑性和韧性好。组织：呈明亮的多边形晶粒，晶界曲折。第一节第一节 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织 2.奥氏体（A）碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用符号A（或）表示。727 溶碳量0.77%1148 溶碳量2.11%性能：有一定的强度和硬度，塑性和韧性好，适于进行锻压加工。组织：与铁素体相似，晶粒呈多边形，但晶界较铁素体平直 3.渗碳体（Fe3 C）铁和碳形成的一种具有复杂斜方晶格的间隙化合物，用化学分子式Fe3 C 表示。c=6.69%熔点为1227 性能：硬度很高，脆性很大，塑性极差。组织：常以片状、球（粒）状和网状等不同形态存在。4.珠光体（P）铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物，用符号P表示。c=0.77%性能：介于铁素体与珠光体之间，即综合性能良好。呈块状分布的白亮部分即是铁素体，黑色部分为渗碳体组织。5.莱氏体c=4.3%的合金，缓慢冷却到1148时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶组织，用符号Ld表示。性能：与渗碳体相似，即硬度高，塑性差在亮黄色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体（低温莱氏体组织）FeTFe3C第二节第二节 Fe-Fe3C 相图相图第二节第二节 Fe-Fe3C 相图相图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFK 铁碳合金相图中主要特性点的含义铁碳合金相图中主要特性点的含义 特性点的特性点的符号符号温度温度t/含碳量含碳量wc%含义含义A AD DC CS SE EP P G GQ Q 15381538122712271148 1148 727 72711481148727727912 912 室温室温0 06.69 6.69 0.770.77 4.3 4.32.112.110.0218 0.0218 0 00.0060.006纯铁的熔点纯铁的熔点渗碳体的熔点渗碳体的熔点共晶点共晶点 共析点共析点碳在奥氏体中的最大溶解度碳在奥氏体中的最大溶解度碳在铁素体中的最大溶解度碳在铁素体中的最大溶解度-Te -Te -Te-Te同素异晶转变同素异晶转变碳在铁素体中的溶解度碳在铁素体中的溶解度 相图中主要线的含义相图中主要线的含义ACD线线液相线液相线 是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。AECF线线固相线固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度终止各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度终止线。线。ECF水平线水平线共晶线共晶线 含碳量为含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线时，在的液态合金冷却到此线时，在1148 由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共晶反应。应称为共晶反应。PSK水平线水平线共析线共析线（A1线）线）含碳量为含碳量为0.77%的奥氏体冷却到此的奥氏体冷却到此线时，在线时，在727 同时同时析出析出铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共析反应。共析反应。GS线线（A3线）线）是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。ES线线称称Acm线线 是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。第二节第二节 Fe-Fe3C 相图相图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C共晶相图共晶相图共析相图共析相图两种反应：两种反应：1148 1、共晶反应、共晶反应 一定成分的一定成分的液相液相在一定的温度下同时在一定的温度下同时结晶结晶出两种成出两种成分和结构均分和结构均不相同不相同的固相的反应。的固相的反应。L 4.3%cA2.11%c+Fe3C6.69%c 共晶反应的产物即莱氏体共晶反应的产物即莱氏体 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c)2、共析反应、共析反应 一定成分的一定成分的固相固相在一定的温度下同时在一定的温度下同时析出析出两种成分和两种成分和结构均结构均不相同不相同的的 新的新的固相固相的反应。的反应。A2.11%c 727 F0.02%c+Fe3C6.69%c共析反应的产物即珠光体共析反应的产物即珠光体 PF0.02%c+Fe3C6.69%c铁碳铁碳合金合金含碳量为含碳量为2.11%2.11%6.69%6.69%的铁碳合金。的铁碳合金。共晶白口铸铁：共晶白口铸铁：含碳量为含碳量为4.3%;4.3%;亚共晶白口铸铁：亚共晶白口铸铁：含碳量在含碳量在2.11%2.11%4.3%4.3%之间；之间；过共晶白口铸铁：过共晶白口铸铁：含碳量在含碳量在4.3%4.3%6.69%6.69%之间；之间；含碳量小于含碳量小于0.02%0.02%的铁碳合金。的铁碳合金。工业纯铁工业纯铁钢钢白口白口铸铁铸铁 含碳量为含碳量为0.02%2.11%的铁碳合金。根据的铁碳合金。根据金相金相 组织的不同，可分为三种。组织的不同，可分为三种。共析钢：共析钢：含碳量为含碳量为0.77%;亚共析钢：亚共析钢：含碳量在含碳量在0.02%0.77%之间；之间；过共析钢：过共析钢：含碳量在含碳量在0.77%2.11%之间；之间；铁碳合金的分类铁碳合金的分类FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C工工业业纯纯铁铁共共析析钢钢亚亚共共析析钢钢过过共共析析钢钢共共晶晶白白中中铸铸铁铁亚亚共共晶晶铸铸铁铁过过共共晶晶铸铸铁铁 铁碳合金的结晶过程分析铁碳合金的结晶过程分析 LL+AAA+Fe3CF+AA+Fe3C+LdP+Fe3C+LdP+Fe3CPP+FLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3CL Ld dP+FeP+Fe3 3C C+Fe3C转变FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C共析钢共析钢123 A A奥氏体奥氏体P P珠光体珠光体 共析钢组织金相图共析钢组织金相图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C亚共析钢亚共析钢1234亚共析钢组织金相亚共析钢组织金相图图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C过共析钢过共析钢1234 过共析钢组织金相过共析钢组织金相图图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C共晶白口铸铁共晶白口铸铁12 共共晶晶白口铁组织金白口铁组织金相图相图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁123Ld变态莱氏体变态莱氏体 亚共晶白口铁组织金相图亚共晶白口铁组织金相图FeTFe3CA1538D1227CS11484.37270.77E2.11P0.0218G912QFKLL+AAA+FA+Fe3CFF+Fe3CP+FPP+Fe3CA+Ld+Fe3CP+Ld+Fe3CLdLdL+Fe3CLd+Fe3CLd+Fe3C过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁123 过共晶白口铁组织金相图过共晶白口铁组织金相图含含碳量与铁碳合金组织及性能的关系碳量与铁碳合金组织及性能的关系 铁碳合金含碳量对铁碳合金含碳量对平衡组织平衡组织的影响。的影响。铁碳合金含碳量对铁碳合金含碳量对力学性能力学性能的影响。的影响。铁碳合金含碳量对铁碳合金含碳量对工艺性能工艺性能的影响。的影响。1 1、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响2 2、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响3 3、铁碳合金含碳量对工艺性能的影响、铁碳合金含碳量对工艺性能的影响对对铸造性能铸造性能的影响。的影响。对对锻造性能锻造性能的影响。的影响。对对焊接性能焊接性能的影响。的影响。对对切削加工性能切削加工性能的影响。的影响。铁碳相图的应用铁碳相图的应用1、选用材料、选用材料：由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。2、叛断切削加性能、叛断切削加性能：低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中碳钢中铁素中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。3、制定热加工工艺：、制定热加工工艺：在在铸造铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在的铸铁铸造性最好；在锻造锻造工艺方面，可以工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。4、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。铁碳相图与铸锻工艺的关系铁碳相图与铸锻工艺的关系 铁素体的显微组织 奥氏体的显微组织珠光体（珠光体（P）