二元合金相图课件

,单击此处编辑母版标题样式,ppt课件,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,二元合金相图,第,4,章,1,ppt课件,二元合金相图 第4章1ppt课件,4.1,二元合金相图的建立,4.2,二元合金相图的基本类型,4.2.1,匀晶相图,4.2.2,共晶相图,4.2.3,包晶相图及其它类型相图,4.3,相图与合金性能之间的关系,4.4,铁碳合金相图,4.4.1,铁碳合金的基本组织,4.4.2,铁碳合金相图,4.4.3,铁碳合金成分、组织与性能的关系,4.4.4 Fe-Fe,3,C,相图的应用,教学内容,2,ppt课件,4.1 二元合金相图的建立教学内容2ppt课件,4.1,二元合金相图的建立,组元,：,组成合金的独立的最基本的单元。一般是一种元素,（如,Pb-Sn,合金中的,Pb,和,Sn,）,或一种稳定的化合物,（如,Fe,3,C,）,。,合金系,：,由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金,（如,Pb-Sn,系，,Fe-Fe,3,C,系）,。,相图,：,用来表示合金系中各个合金的,结晶过程,的简明图。,4.1.1,名词涵义,3,ppt课件,4.1 二元合金相图的建立组元：组成合金的独立的最基本的,相图上所表示的组织都是在,非常缓慢冷却的条件,下获得的，都是接近平衡状态的组织，也称为,状态图,或,平衡图,。,相图,是表示在,平衡状态下,合金的,相或组织,与,温度,、,成分,的,关系图。,Cu-Ni,相图,相图的意义：,分析合金组织的重要参考资料；制定热加工工艺的重要依据。,Cu-Sn,相图,4,ppt课件,相图上所表示的组织都是在非常缓慢冷却的条件下获得的，都是接近,相图用,纵坐标表示温度变化，横坐标表示成分变化,。一般采用,热分析法,。原理是凝固时释放凝固潜热。,4.1.2,相图的建立,热 分 析 法,5,ppt课件,相图用纵坐标表示温度变化，横坐标表示成分变化。一般采用热分析,6,ppt课件,6ppt课件,时间,温度,90,70,50,30,A,B,温度,A,B,温度,7,ppt课件,时间温度90705030AB温度AB温度7ppt课件,以,Cu-Ni,合金为例，说明热分析法建立相图的步骤：,1）配制,不同成分,的,Cu-Ni,合金。,2）将合金熔化后，测定它们的,冷却曲线,，并找出曲线上,临界点,（即,转折点,和,停歇点,）。,3）将上述数据引入相应成分的温度-成分坐标图中。,4）将物理意义相同的临界点连成曲线，即得,Cu-Ni,合金相图。,8,ppt课件,以Cu-Ni合金为例，说明热分析法建立相图的步骤：8ppt课,：,纯铜,：,75%,Cu+25%Ni,：,50%Cu+50%Ni,：,25%Cu+75%Ni,：,纯,Ni,金属和合金在冷却到该温度时发生了冷却速度的突然改变。,【,原因,】,金属和合金在结晶（相变）时有结晶潜热释放，抵消了部分或全部热量的散失。,结晶开始,结晶终了,9,ppt课件,：纯铜 金属和合金在冷却到该温度时发生了冷却速度的突然改变,1.,相图分析,Cu-Ni,合金匀晶相图,点：,A,，,B,线：,液相线,固相线,区,：,L,L,+,4.2,二元合金相图的基本类型,4.2.1,匀晶相图,定义：两组元在液、固两相下均能,无限互溶,，结晶时只结,晶出,单相固溶体,组织的合金相图,。,10,ppt课件,1. 相图分析Cu-Ni合金匀晶相图点：A，B线： 液相线,2.,合金的结晶过程,以点成分的,Cu-Ni,合金,（,Ni,的质量分数为,40%）,为例分析结晶过程。,在不同温度下刚刚结晶出来的固相的化学成分是不相同的，其变化规律是,沿着固相线变化,。与此同时剩余液相的化学成分也相应地,沿着液相线变化,。,匀晶转变的平衡结晶过程：,LL+ ,11,ppt课件,2. 合金的结晶过程 在不同温度下刚刚结晶出来的固,匀晶结晶特点：,固溶体结晶是在,一个温度区间,内进行，即为一个变温结晶过程。,在两相区内，温度一定时，两相的成分（即,Ni,含量）是确定的。,先结晶出的固溶体和后结晶出的固溶体成分不同。,平衡结晶,条件下，可通过,原子扩散,使成分均匀化，最终获得与原合金成分相同的单相,固溶体。,与纯金属一样，,固溶体从液相中结晶出来的过程中，包括有生核与长大两个过程，但固溶体更趋向于,树枝状长大,。,12,ppt课件,匀晶结晶特点：12ppt课件,3.,杠杆定律,在两相区结晶过程中，两相的成分和相对,量都在不断变化。杠杆定律就是,确定,两相区,内,平衡相的成分和,相对重量,的重要工具,。,杠杆定律可以计算匀晶相图中两相区中两,平衡相的相对质量，也可以计算,其它类型二元,合金相图,两相区中两平衡相的相对质量。,13,ppt课件,3. 杠杆定律 在两相区结晶过程中，两相的,匀晶相图合金的结晶过程,Q,L,Q,a,14,ppt课件,匀晶相图合金的结晶过程QLQa14ppt课件,Q,L,ab,=,Q,a,bc,杠杆定律,杠杆的两个,端点,为给定温度时两相的成分点，而,支点,为合金的成分点。,杠杆定律与力学比喻,Q,L,Q,a,15,ppt课件,QLab= Qa bc 杠杆定律 杠杆的两个端点为给定,【,证明,】,Q,合金，其中,Ni,含量,b,%,；,T,1,温度时，,L,相中,Ni,质量分数,a,%，a,相中,Ni,质量分数,c,%,。,Q,0,b,%=Q,L,a,% + Q,a,c,%,又因为,Q,0,=Q,L,+Q,a,所以,（,Q,L,+Q,a,）,b,% = Q,L,a,% + Q,a,c,%,Q,0,合金总质量，,Q,L,液相质量，,Q,a,固相质量。,16,ppt课件,【证明】Q0 b%=QL a% + Qa c%又,由杠杆定律可算出,T,1,时液相和固相在合金中质量分数：,运用杠杆定律时注意，它只适用于相图中的,两相区,，并且只能在,平衡状态下使用,。,杠杆定律的应用：,确定某一温度下两平衡相的成分；,确定某一温度下两平衡相的相对量。,17,ppt课件,由杠杆定律可算出T1时液相和固相在合金中质量分数：17ppt,实际金属的结晶主要以树枝状长大：,这是由于,当冷却速度较大，特别是存在有杂质时，晶体与液体界面的温度会,高于,近处液体的温度，形成,负温度梯度,，,且,晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成,一次轴,，一次轴又会产生,二次轴,，树枝间最后被填充。,4.,非平衡结晶与枝晶偏析,18,ppt课件,实际金属的结晶主要以树枝状长大：这是由于当冷却速度较大，特别,固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，,原子扩散不能充分进行,，则形成成分不均匀的固溶体。,一个晶粒中,先结晶,的树枝晶晶枝,含高熔点组元较多,，,后结晶,的树枝晶晶枝含,低熔点组元较多,，,结果造成在一个晶粒内化学成分的分布不均，这种现象称为,枝晶偏析,。,消除枝晶偏析的方法采用,扩散退火（或均匀化退火）,。,性能不均匀,成分不均匀,组织不均匀,富,Ni,区,富,Cu,区,19,ppt课件,固溶体结晶时成分是变化的，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行,Pb,Sn,合金相图,一定成分的均匀液相，在一定温度下，从液相中同时结晶出两种不同固相的转变称为,共晶转变,。所生成的两相混合物叫,共晶体,。水平线,ced,为,共晶反应线,。,1.,相图分析,4.2.2,共晶相图,20,ppt课件,PbSn合金相图一定成分的均匀液相，在一定温度下，从液相中,组元:,Pb,，,Sn,相:,L,，,，,（,是,Sn,在,Pb,中的有限固溶体；,是,Pb,在,Sn,中的有限固溶体）,点、线：,a,，,b,，,c,，,d,，,e,液相线,：,aeb,固相线,：,acedb,共晶反应线,：,ced,，在共晶温度发生共晶反应，转变过程中,是三相（,L,，,，,）,共存。,溶解度线,：,cf,，,Sn,在,Pb,中的溶解度线，或称,相的固溶线；,固溶体中,Sn,的溶解度极限曲线,；,dg,，,Pb,在,Sn,中溶解度线，或称,相的固溶线；,固溶体中,Pb,的溶解度极限曲线。,共晶相图：,两组元液态时彼此,无限互溶,，固态下彼此,部分固溶,，并发生共晶转变的合金系形成的相图。,21,ppt课件,组元: Pb，Sn共晶相图：两组元液态时彼此无限互溶，固态,相区：,三个单相区,：,L,、,、,（,、,是有限固溶体）,三个双相区,：,L,+,、,L,+,、,+,三相区,：,L,+,+,（共晶点）,共晶体：,共晶反应产生共晶体（,+,）,22,ppt课件,相区：22ppt课件,(1),合金,IV,的平衡结晶过程,温度降低，固溶体溶解度下降。从固态,相中析出,富,Sn,的,相称为二次,，,常写作,。,这种二次结晶可表示为,。,由于固溶体中溶解度的减少而析出另一固相的反应叫,二次析出反应或脱溶过程,。,2.,合金的结晶过程,0 1 2 3 4,匀晶,不变,析出,富,Sn,的,相在冷却过程中，当超过其固溶度时，会析出低,Sn,的,相，,。,23,ppt课件,(1)合金IV的平衡结晶过程温度降低，固溶体溶解度下降。从固,室温组织：,+,II,合金,IV,冷却曲线及结晶过程,二次相通常沿初生相,的晶界析出，也可在,晶内沿缺陷处析出。,24,ppt课件,室温组织：+II合金IV冷却曲线及结晶过程二次相通常沿初,运用杠杆定律，两相的质量分数：,合金,IV,室温,组织,由,和,两,相,组成。,25,ppt课件,运用杠杆定律，两相的质量分数： 合金IV室温组织由和两,（,共晶合金）,L,e, ,c,+ ,d,合金室温组织全部为共晶体，即只含,一种组织,组成物（即,共晶体,）；而其组成相仍为,和,两相,。,(2),合金,I,的平衡结晶过程,26,ppt课件,（ 共晶合金） Le c + d(2)合金I的平衡结,共晶合金组织的形态,( 机械混合物，两相交替分布，黑色片层为富,Pb,的,相，白色基体为富,Sn,的,相）,室温时：,合金的室温组织为共晶体,即只含,一种组织,组成物,;,其组成,相,仍为,和,相。,共晶转变温度时：,相组成物,，,共晶转变温度以下：,共晶体中,和,二次结晶,从,中析出,II,从,中析出,II,。,成分由,c,f, ,成分由,d,g,。,两种相的相对重量依杠杆定律变化。,II,和,II,同,和,相连在一起,共晶体形态和成分不发生变化,。,27,ppt课件,共晶合金组织的形态室温时：共晶转变温度时：共晶转变温度以下,（,亚共晶合金）,结晶过程分三个阶段，即,相析出,+共晶反应+二次结晶反应。,L,初,+L,初+（,c,+,d,),初,+,II,+（+）,【,共晶组织中二次相的析出忽略,】,合金室温组织：,初生,+,+(+)，,合金组成相：,和,。,(3),合金,II,的平衡结晶过程,28,ppt课件,（亚共晶合金）(3)合金II的平衡结晶过程28ppt课件,Pb,Sn,亚共晶组织,黑色斑状组织（三维形态,为粗大树枝晶）为初生相,共晶组织,(+),二次相,29,ppt课件,PbSn亚共晶组织黑色斑状组织（三维形态共晶组织(+),室温下，,组成相,(,，,),质量分数：,30,ppt课件,室温下，组成相(，)质量分数： 30ppt课件,组织组成物,质量分数,：,在共晶温度时,31,ppt课件,组织组成物质量分数：31ppt课件,室温下,初生,+,+(+)，,次生相,与初生相成分和结构完全相同，是,同一种相,；但形貌特征、分布完全不同，属于,两种组织,。,32,ppt课件,室温下次生相与初生相成分和结构完全相同，是同一种相；,位于共晶点,e,点右侧和,d,点以左的合金称为,过共晶合金,。,(4),合金,III,的平衡结晶过程,（,过共晶合金）,合金,III,结晶过程与合金,II,相似，只是匀晶产物为初晶,，二次结晶产物为,。,室温组织为, +（+ ）+ ,。,33,ppt课件,位于共晶点e点右侧和d点以左的合金称为过共晶合金。(4) 合,组织标注相图,填写组织组成物的,Pb,Sn,相图,34,ppt课件,组织标注相图 填写组织组成物的PbSn相图34ppt课件,Pt,Ag,合金相图,包晶,L+,1.,包晶相图,4.2.3,包晶相图及其它类型相图,包晶转变,是指一定成分的,固相,与一定成分的,液相,相互作用，在一定温度下转变为,另一个新固相,。,35,ppt课件,PtAg合金相图 包晶 L+1. 包晶相图,2.,具有稳定化合物的二元相图,36,ppt课件,2. 具有稳定化合物的二元相图36ppt课件,在二元合金中，若合金冷却到固态时，还能发生由,一个固相同时分解形成两个新的固相,，这种相图叫,共析相图,。此两相混合物称为,共析体,。,与共晶反应不同点：,1）共析反应是固态反应，原子的扩散困难，组织更细。,2）因母相与子相的比容不同，反应后易引起较大的内应力。,3.,共析相图,37,ppt课件,在二元合金中，若合金冷却到固态时，还能发生由一个固相同时分解,具有共析反应的二元合金相图,38,ppt课件,具有共析反应的二元合金相图38ppt课件,匀晶,L,共晶,L+,共析 +,包晶,L+,39,ppt课件,匀晶L 共晶L+ 共析 +,二元合金两相平衡时，两相成分均随温度而变化。其具体数值可由恒温水平线与两相区相界线的交点来确定。温度变化时，两平衡相成分也分别沿两条相界线相应变化。,二元相图的,三相平衡区,是一条水平线。它与三个单相区均以,点接触,。从三个单相区的相互位置，可以判断三相平衡的性质。,分析复杂相图时，首先要弄清单相区，然后找出三相区、三相点，再弄清三相平衡转变类型。,牢记：,两个单相区之间必有一个由这两相组成的,两相区隔开,，而不能以一条直线接界；两个两相区之间必须以一个,单相区,或,三相区,隔开。,相区接触法则,：,相图中相邻相区相数之差均为1（点接触除外）,。,二元合金相图小结,40,ppt课件,二元合金两相平衡时，两相成分均随温度而变化。其具体数值可由恒,4.3,相图与合金性能之间的关系,合金性能取决于其成分和组织，而相图表明不同成分合金在,不同温度下的平衡组织，可见合金性能与相图之间存在联系。,4.3.1,相图与合金力学性能、物理性能的关系,匀晶相图：,溶质元素晶格畸变大强度、硬度，电阻率,共晶相图：,在单相区与匀晶相图相同。,复相组织区,（如共晶转变范围），合金的强度、硬度和物理性能随成分的变化呈直线关系，大致是两相性能的算术平均值。,HB=HB,% + HB,%,对组织较敏感的性能,（强度,）,，,与组成相或组织组成物的形态关系密切。组成相或组织组成物,越细密,，,强度越高,。,共晶点处,，,共晶组织呈细小、均匀细密的复相组织，强度达最高值。,41,ppt课件,4.3 相图与合金性能之间的关系 合金,4.3.2,相图与合金铸造性能的关系,铸造性能,液态合金的,流动性,以及产生,缩孔、缩松,和,偏析倾向,等。,液固相线距离愈小，结晶温度范围愈小合金的流动性好有,利于浇注。,液固相线距离大枝晶偏析倾向愈大，合金流动性愈差，形成,分散缩孔的倾向也愈大，使铸造性能恶化。,因此铸造合金的成分常取,共晶成分,和,接近共晶成分,或选择,结晶,温度间隙最小,的成分。这种成分合金流动性好，易形成集中缩,孔 ，铸件致密，铸造性能最好。,42,ppt课件,4.3.2 相图与合金铸造性能的关系铸造性能42ppt课,4.4.1,铁碳合金的组元分析,(1),纯,Fe,组元,-Fe (bcc),-Fe (fcc),-Fe (bcc),同素异构转变,韧性、塑性好,;,强度低、硬度低。,912,1394,纯铁的冷却曲线及晶体结构变化,(,体心立方,),(,体心立方,),(,面心立方,),1583,4.4,铁碳合金相图,43,ppt课件,4.4.1 铁碳合金的组元分析 (1) 纯Fe,(2),渗碳体,( Fe,3,C),具有复杂结构的间隙化合物，,Fe,原子与,C,原子之比,3,：,1,。,Fe,3,C,熔点高（,1227,），,不发生,同素异构转变。,Fe,3,C,硬而脆,，塑性、韧性几乎为零。,室温平衡状态下，铁碳合金中的碳大多以,Fe,3,C,形式存在。,44,ppt课件,(2) 渗碳体( Fe3C)44ppt课件,4.4.2 Fe-Fe,3,C,相图分析,1.,五个基本相,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,45,ppt课件,4.4.2 Fe-Fe3C相图分析SPNJHGECBA,Fe-Fe,3,C,五个基本相,之一,(1),液相,L,液相,L,是铁与碳的液溶体。,46,ppt课件,Fe-Fe3C五个基本相之一(1) 液相L46ppt课件,(2) ,相,碳在,-Fe,中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，在,1394,以上存在。,称为,固溶体，又称,高温铁素体,。,碳在,-Fe,中的最大溶解度为,1495,时的,0.09%,（,H,点,）。,Fe-Fe,3,C,五个基本相,之二,47,ppt课件,(2) 相Fe-Fe3C五个基本相之二47ppt课件,Fe-Fe,3,C,五个基本相,之三,(3) ,相,碳在,-Fe,中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。,常称,奥氏体,，用符号,A,表示,.,奥氏体中碳的固溶度较大，在,1148,时碳溶量最大达,2.11%,（,E,点,）。,奥氏体的强度较低，硬度不高，易于塑性变形。,48,ppt课件,Fe-Fe3C五个基本相之三(3) 相 48ppt,(4) ,相,碳在,-Fe,中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。,也称,铁素体,，用符号,F,或,表示。,碳在,-Fe,中的最大溶解度为,727,时的,0.0218%,（,P,点,）。,强度、硬度低；塑性好。,Fe-Fe,3,C,五个基本相,之四,49,ppt课件,(4) 相Fe-Fe3C五个基本相之四49ppt课件,(5) Fe,3,C,相,是一个,化合物相,，渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，是钢中主要的强化相，对铁碳合金的力学性能有很大影响。,由于,Fe,3,C,是,稳定化合物,，,Fe,3,C,相区在碳的质量分数为,6.69%,的成分垂线上（,DFK,）。,Fe-Fe,3,C,五个基本相,之五,50,ppt课件,(5) Fe3C相Fe-Fe3C五个基本相之五50ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,2.,特性点,【A,点,】,51,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,A,点,温度,：,1538,；,碳质量分数,：,0%,；,意义,：纯铁的熔点。,52,ppt课件,A点温度：1538；52ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【B,点,】,53,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,B,点,温度,：,1495,；,碳质量分数,：,0.53%,；,意义,：包晶转变时,（,L,B,+,H,A,J,）,液相合金的成分。,54,ppt课件,B点温度：1495；54ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【C,点,】,55,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,C,点,温度,：,1148,；,碳质量分数,：,4.30%,；,意义,：共晶点，,L,C,A,E,+,Fe,3,C,56,ppt课件,C点温度：1148；56ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【D,点,】,57,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,D,点,温度,：,1227,；,碳质量分数,：,6.69%,；,意义,：,Fe,3,C,的熔点。,58,ppt课件,D点温度：1227；58ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【E,点,】,59,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,E,点,温度,：,1148,；,碳质量分数,：,2.11%,；,意义,：碳在,-,Fe,中的最大溶解度。,60,ppt课件,E点温度：1148；60ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【G,点,】,61,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,G,点,温度,：,912,；,碳质量分数,：,0%,；,意义,：,-,Fe,-Fe,同素异构转变。,62,ppt课件,G点温度：912；62ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【H,点,】,63,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,H,点,温度,：,1495,；,碳质量分数,：,0.09%,；,意义,：碳在,-,Fe,中的最大溶解度。,64,ppt课件,H点温度：1495；64ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【J,点,】,65,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,J,点,温度,：,1495,；,碳质量分数,：,0.17%,；,意义,：包晶点，,L,B,+,H,A,J,66,ppt课件,J点温度：1495；66ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【N,点,】,67,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,N,点,温度,：,1394,；,碳质量分数,：,0%,；,意义,：,-Fe,-Fe,同素异构转变点。,68,ppt课件,N点温度：1394；68ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【P,点,】,69,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,P,点,温度,：,727,；,碳质量分数,：,0.0218%,；,意义,：,碳在,-Fe,中的最大溶解度。,70,ppt课件,P点温度：727；70ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,【S,点,】,71,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,S,点,温度,：,727,；,碳质量分数,：,0.77%,；,意义,：,共析点，,A,S,F,P,+Fe,3,C,72,ppt课件,S点温度：727；72ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【Q,点,】,73,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,Q,点,温度,：,600,；,碳质量分数,：,0.0057%,；,意义,：,600,时碳在,-Fe,中的溶解度。,（室温，,0.0008%,，室温时碳在,-Fe,中的溶解度）,74,ppt课件,Q点温度：600；74ppt课件,(1),三条水平线,(,三个重要点,),3.,特性线,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【,线,1】,75,ppt课件,(1) 三条水平线(三个重要点)3. 特性线SPNJHGEC,包晶点,J,与包晶转变线,HJB,1495 ,，,C%=0.17,L,B,+,H,A,J,即,L,0.53,+ ,0.09,A,0.17,包晶反应生成碳在,-Fe,中的间隙固溶体，即奥氏体组织，用,A,表示。,碳的质量分数,0.09%,0.53%,的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生包晶反应。,76,ppt课件, 包晶点J与包晶转变线HJB76ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【,线,2】,77,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,共晶点,C,与共晶转变线,ECF,1148 ,，,C%=4.3%,，,L,C,A,E,+ Fe,3,C,F,（共晶渗碳体）,L,4.3,A,2.11,+Fe,3,C,6.69,共晶反应产物是奥氏体,(A),与,渗碳体,(Fe,3,C),的机械混合物，称为,莱氏体,组织,(,Ld,),。,碳的质量分数在,2.11%,6.69%,间的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共晶反应。,78,ppt课件, 共晶点C与共晶转变线ECF78ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【,线,3】,79,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+, 共析点,S,与共析转变线,PSKA,1,线,727 ,，,C%=0.77%,A,S,F,P,+Fe,3,C,（共析渗碳体）,A,0.77,F,0.0218,+Fe,3,C,共析反应产物是,铁素体,与,渗碳体,的机械混合物，称,珠光体,，以,P,表示。,在显微镜下珠光体形态呈片状。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,（宽条）,。珠光体的强度较高，塑性、韧性和硬度介于,Fe,3,C,和,F,之间。,碳的质量分数,0.0218%,6.69%,的铁碳合金，在平衡结晶过程中均发生共析反应。,PSK,线亦称,A,1,线。,80,ppt课件, 共析点S与共析转变线PSKA1线727 ，C%=,(2),液固相线,固相线,AHJECF,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,液相线,ABCD,81,ppt课件,(2) 液固相线固相线AHJECFSPNJHGECBA+,(3),溶解度线,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【ES,线,】,82,ppt课件,(3) 溶解度线SPNJHGECBA+ Fe3C+L+,ES,线,：碳在奥氏体,A,中的固溶线,Acm,1148 ,，,2.11%,（,E,）,；,727 ,，,0.77%,（,S,）,碳的质量分数大于,0.77%,的铁碳合金自,1148,冷至,727,的过程中，将从,A,中析出,Fe,3,C,，称为,二次渗碳体,（,Fe,3,C,）。,83,ppt课件,ES线：碳在奥氏体A中的固溶线Acm83ppt课件,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,【PQ,线,】,84,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,PQ,线,：碳在铁素体,F,中的固溶线,727 ,，,0.0218%,室温，,0.0008%,。,铁碳合金自,727,冷至室温的过程中，将从,F,中析出,Fe,3,C,，称为,三次渗碳体,（,Fe,3,C,）。,Fe,3,C,数量极少，往往予以忽略。,85,ppt课件,PQ线：碳在铁素体F中的固溶线85ppt课件,(4) GS,线,A,3,线,合金冷却时自奥氏体,A,中开始析出铁素体,F,的开始线；,或者,，加热时,F,溶入,A,的终了线。,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,C%,Q,86,ppt课件,(4) GS线A3线合金冷却时自奥氏体A中开始析出铁素,1.,铁碳合金的分类,根据,Fe-Fe,3,C,相图，铁碳合金可分为,三类,：,(1),工业纯铁,w,c,0.0218%,(2),钢,0.0218%,w,c,2.11%,(3),白口铸铁,2.11%,w,c,6.69%,4.4.3,铁碳合金平衡结晶分析,87,ppt课件,1. 铁碳合金的分类 4.4.3 铁碳合金平衡结晶,工业纯铁室温平衡组织为,铁素体,（,F,），呈白色状。强度低、硬度低，不宜用作结构材料。,钢的共同特点：高温下都有塑性良好的,奥氏体,（,A,）,组织，适合于压力加工。,白口,铸,铁因为在高温时都有脆性的,共晶莱氏体,，所以不能进行锻压；但共晶成分合金的流动性好，适合于铸造。,88,ppt课件,工业纯铁室温平衡组织为铁素体（F），呈白色状。强度低、硬度低,2.,典型合金的结晶,(1),工业纯铁,工业纯铁,w,c,0.0218%,89,ppt课件,2. 典型合金的结晶(1) 工业纯铁工业纯铁 wc 0.0,S,P,N,J,H,G,E,C,B,A,+,Fe,3,C,+,L+,+,L+,L,L+,Fe,3,C,K,F,D,Fe,Fe,3,C,Q,w,c,=0.01%,1,2,3,4,5,6,7,匀晶转变,同素异构转变,同素异构转变,三次渗碳体,Fe,3,C,II,Fe,3,C,III,90,ppt课件,SPNJHGECBA+ Fe3C+L+ L+,相组成物：,Fe,3,C,；,F,相相对量：,组织组成物：,F,（等轴晶）和,Fe,3,C,III,（小片状）,91,ppt课件,相组成物： Fe3C ；F 91ppt课件,工业纯铁组织金相图,92,ppt课件,工业纯铁组织金相图92ppt课件,(2),共析钢,w,c,=0.77%,1,2,3,匀晶转变,共析转变,93,ppt课件,(2) 共析钢 wc=0.77%123匀晶转变共析转变93,相组成物：,F,和,Fe,3,C,组织组成物 ：,P (,层片状,) 100%,共析钢金相,组织,图,94,ppt课件,相组成物：F和Fe3C共析钢金相组织图94ppt课件,(3),亚,共析钢,(0.0218%C%0.77%),w,c,=0.45%,【,简化处理,】,不考虑包晶反应，即忽略,P40,，图,3-3,中合金,(3),中的,1,2,部分。,1,以上,1,2,2,3,3,4,4,4,相中析出,相,共析反应：,铁素体,Fe,3,C,先共析铁素体,先共析,F,P,95,ppt课件,(3)亚共析钢(0.0218%C%0.77%) wc=,亚共析钢组织金相图,先共析铁素体,珠光体,96,ppt课件,亚共析钢组织金相图先共析铁素体珠光体96ppt课件,相组成物,：,F,，,Fe,3,C,相相对量：,组织组成物：,F,、,P,97,ppt课件,相组成物：F，Fe3C97ppt课件,(4),过共析钢,(0.77%C%2.11%),w,c,=1.2%,沿,A,晶界析出,Fe,3,C,II,共析反应：,铁素体,Fe,3,C,(P),98,ppt课件,(4) 过共析钢(0.77%C%2.11%) wc=1,Fe,3,C,II,P,过共析钢组织金相图,99,ppt课件,Fe3CIIP过共析钢组织金相图99ppt课件,相组成物：,F,，,Fe,3,C,组织组成物：,P,，,Fe,3,C,II,组织相对量：,100,ppt课件,100ppt课件,(5),共晶白口铸铁,(C%=4.3%),1,2,LLd(A+Fe,3,C,共晶,),A+Fe,3,C,共晶,+Fe,3,C,II,变态莱氏体,Ld,(P+Fe,3,C,共晶,+Fe,3,C,II,),101,ppt课件,(5) 共晶白口铸铁(C%=4.3%)12LLd(A+F,共晶白口铁组织金相图,102,ppt课件,共晶白口铁组织金相图102ppt课件,相组成物：,F,，,Fe,3,C,组织组成物：,Ld,103,ppt课件,103ppt课件,(6),亚共晶白口铸铁,(2.11%C%4.3%),w,c,=3.0%,1,2,3,104,ppt课件,(6) 亚共晶白口铸铁 (2.11%C%4.3%) ,亚共晶白口铁组织金相图,P,Ld,沿边界分布的,Fe,3,C,II,105,ppt课件,亚共晶白口铁组织金相图PLd沿边界分布的Fe3CII105,室温相组成物：,F,，,Fe,3,C,相相对量：,106,ppt课件,室温相组成物：106ppt课件,室温组织组成物：,P,，,Ld,，,Fe,3,C,II,初晶,：,Ld,：,第,1,步：,107,ppt课件,室温组织组成物：初晶：第1步：107ppt课件,第,2,步：,从初晶,相中析出,的,Fe,3,C,II,和,P:,第,3,步：,室温下，,Ld%=Ld%,Fe,3,C,II,和,P,不变,108,ppt课件,第2步：从初晶相中析出第3步：室温下，108ppt课件,(7),过共晶白口铸铁,(4.3%C%6.69%),w,c,=5.0%,1,2,3,109,ppt课件,(7) 过共晶白口铸铁 (4.3%C%6.69%) ,过共晶白口铁组织金相图,Fe,3,C,I,Ld,110,ppt课件,过共晶白口铁组织金相图Fe3CILd110ppt课件,相组成物：,组织组成物：,Ld,，,Fe,3,C,111,ppt课件,相组成物：111ppt课件,【,总结铁碳合金相图,】,点：,成分、温度,组织组成物标注,相区标注,线：,液固相线、水平线、固溶线、固溶体转变线,A,1538,D,1227,N,1394,G,912,PSK,727,ECF,1148,HJB,1495,Fe,Fe,3,C,S,Q,P,N,J,H,G,E,C,B,A,A+,Fe,3,C,A+F,L+A,A+,L+,F,A,L,L+,Fe,3,C,F+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,+Ld,Ld,Ld,+,Fe,3,C,Ld,+,Fe,3,C,Ld,P+,Fe,3,C,+Ld,P+,Fe,3,C,P+F,P,F,+,Fe,3,C,K,F,D,C%,112,ppt课件,【总结铁碳合金相图】 点：成分、温度组织组成物标注相,(1),在钢铁材料选用方面的应用, 建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，因此选用,碳含量较低,的钢材。, 各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好的材料。应选用,碳含量适中,的中碳钢。各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料，则选,碳含量高,的钢种。,纯铁,磁导率高，矫顽力低，可作软磁材料使用，例如做电磁铁的铁心等。, 白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。,4.1.4,铁碳相图的应用,113,ppt课件,(1) 在钢铁材料选用方面的应用 建筑结构和各种型钢需用,(2),在铸造工艺方面的应用,根据,Fe-Fe,3,C,相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上,50,100,。,(3),在热缎、热轧工艺方面的应用,锻造或轧制要求好的塑性、变形抗力，选在单相奥氏体区内进行。,(4),在热处理工艺方面的应用,Fe-Fe,3,C,相图对制定热处理工艺具有重要意义。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据,Fe-Fe,3,C,相图确定的。在运用,Fe-Fe,3,C,相图时应注意以下两点：,Fe-Fe,3,C,相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态，如含有其它元素，相图将发生变化。,Fe-Fe,3,C,相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态，若冷却或加热速度较快时，其组织转变就不能只用相图来分析。,114,ppt课件,(2) 在铸造工艺方面的应用(3) 在热缎、热轧工艺方面的应,