工程材料第五章-铁碳合金相图及应用ppt课件

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,*,第五章,铁碳合金相图及应用,铁碳合金：以铁和碳为基本元素的合金。,钢,:,0.0218,2.11%C,，铸铁大于,2.11%C,。,低,碳钢,:0.60,C,。,铁与碳可以形成间隙固溶体、化合物,Fe,3,C、Fe,2,C、FeC,等。,铁碳,相图中的组元是,Fe,和,Fe,3,C,。,第一节 铁碳合金基本相,一、 铁素体,相 高温铁素体：,固溶体。,相 铁素体：,-Fe,中的固溶体， “,F”,表示。,F,的强度、硬度低、塑性好,溶解度：,727,：,0.0218% C,；室温：,0.0008% C,铁素体的力学性能,b,180,230MPa/m,2,70,80%,0.2,100,170 MPa/m,2,30,50%,硬度,50,80HBS,a,k,160,200J/m,2,二、奥氏体,碳溶于,-Fe,中的固溶体， “,A”,表示,。,溶解度：,1148,时,2.11,C,。,727,时,0.77%C,。,A,（,727,以上）强度低，易变形加工；,A,化,是热处理重要步骤。,三、渗碳体,Fe,3,C,相，由,Fe,与,C,组成一种复杂结构的间隙化合物。,Fe,3,C,中,C,含量,6.69,，熔点高，硬而脆，塑性、韧性,几乎为零。,Fe,3,C,在钢中的形态：条状、网状、片状、粒状等, 对机械性能影响很大。,F,0.0218%C,的,Fe-C,合金,板条马氏体,(,过饱和,F ) F + P,0.2%C,的,Fe-C,合金,(20,钢,),过共晶白口铸铁,5.0%C,的,Fe-C,合金,P,Fe,3,C,针状马氏体,(,过饱和,F,),1.0%C,的,Fe-C,合金,(T10),第二节,Fe-Fe,3,C,相图分析,一、相图中的三条水平线和三个重要点,（1）包晶转变线,HJB，J,为包晶点。,1495,，,C%=0.09-0.53% L L+ ,A,（2）共晶转变线,ECF, C,点为共晶点。,LA（2.11%C）+Fe,3,C（6.69%C,）,奥氏体与渗碳体的混和物, 称莱氏体。,（3）共析转变线,PSK，S,点为共析点。,在727,S,点成分的,A,发生共析反应：,A ,F + Fe,3,C,（渗碳体）,（0.0218%C）（6.69% C,）,铁素体与渗碳体的混合物, 称珠光体,P,表示。,珠光体的强度较高, 塑性、韧性和硬度介,于渗碳体和铁素体之间：,抗拉强度极限,b,770MPa,延伸率,20%35%,硬度：180,HB,P,中,F,与,Fe,3,C,的质量分数,F,Fe,3,C,2液固相线,液相线,ABCD,固相线,AECF,二、,Fe-C,合金平衡结晶过程,7种典型,Fe-C,合金的平衡结晶过程：,1.工业纯铁,2.共析钢,3.亚共析钢,4.过共析钢,5.共晶白口铁,6.亚共晶白口铸铁,7.过共晶白口铸铁,熔点或凝固点：1538；,密度7.87；,两次同素异构转变：,1394,A,912,A,1工业纯铁,(C%0.0218%）,L,+L,+,A, A A+F,F,F+Fe,3,C,III,相组成物：,F + Fe,3,C,相相对量：,F%= Fe,3,C%=,组织组成物：,F,和,Fe,3,C,III,1工业纯铁（,C%0.0218%）,2,共析钢,C%=0.77%,2,共析钢,C%=0.77%,相组成物：,F,和,Fe,3,C,相相对量：,组织组成物 ：,P,F,Fe,3,C,共析钢的结晶过程如图及金相组织,3,亚共析钢,0.0218%,C%,0.77%,L A A+F A+P+F P+F,亚共析钢,0.0218%,C%,0.77%,相组成物：,F，Fe,3,C,相相对量：,F%= Fe,3,C%=,组织组成物：,F、P,P%= F%=,3,亚共析钢,0.0218%,C%,0.77%,4,过共析钢,4,过共析钢,L ,L+A ,A ,A+Fe,3,C,II,A+P+Fe,3,C,II,P+Fe,3,C,II,相组成物：,F%= Fe,3,C%=,组织相对量：,Fe,3,C,II,%= P%=,4,过共析钢,5,共晶白口铁（,C%=4.3%,）,LL+Le Le (A+Fe3C,),Le (A+Fe3C,+,Fe3CII), Le(P+Fe3CII+Fe3C),6,亚共晶白口铸铁，,2.11%,C%,4.3%,相组成物：,F%= Fe3C%=,组织组成物：,P，Le，Fe3CII,7,过共晶白口铸铁,相组成物：,F%= Fe3C%=,组织组成物：,Le%=Lc%=,Fe3C%=,第三节、,Fe-C,合金的成分-组织-性能关系,含碳量与性能,:,C%,硬度,C%,C% ,0.9%,塑性、韧性：,C%,塑性、韧性,第四节,、,Fe- Fe,3,C,相图的应用,力学性能,加工工艺,建材用钢；汽车零件等,相图的应用,机械零件要求强度、塑性及韧性都较好的材料, 选用碳含量适中的中碳钢。,工具要用硬度高和耐磨性好的材料, 选碳含量高的钢（,大于,0.60,C,）,。,相图的应用,相图的应用,白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，不能锻造。,但耐磨性好，铸造性能好，用于耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、犁铧、泵体、阀门等。,相图的应用铸造工艺方面的应用,共晶白口铸铁的铸造性能最好, 凝固温度区间最小, 流动性好, 分散缩孔少, 精密铸件选在共晶成分附近。,铸钢零件 碳含量0.15-0.6%之间, 这个范围内钢的结晶温度区间较小, 铸造性能较好。,相图的应用热锻、热轧工艺方面的,应用,钢在奥氏体状态时强度较低, 塑性较好, 锻造或轧制选在单相奥氏体区进行。,一般始锻温度为,11501250, 终锻温度为,750850,。,制定钢的热处理工艺（退火、正火、淬火等），需要参照,Fe- Fe,3,C,相图。,相图的应用,在热处理工艺方面的应用,在运用,Fe-Fe,3,C,相图时应注意：,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的组织状态, 若快速冷却或加热时, 其组织状态将有变化。,作业：,1,）,T12,碳素工具钢是碳的质量分数为,1.2,的过共析钢。简述该钢平衡结晶（缓慢冷却）过程并画出其示意图；计算,T12,钢平衡结晶后组织组成,P,和,Fe3C,的相对量（质量分数）；相组成,F,和,Fe3C,的相对量。,2,）,某厂要用中碳钢作零件，但仓库的一批碳钢（退火态）却不知其化学成分，经金相观察，组织为,F,P,，其中,F,占视野面积的,45,。问这批钢的含碳量大约为多少？能否使用？,本章结束,