工程材料第二章1-2节课件.ppt

机械工程学 * * 第二章 鉄碳合金 碳合金是工业上应用最广泛的金属材料。了解铁碳合金相图对合理选择和使用鉄碳合金、制定热加工工艺；估计在平衡条件下合金的组织、组成相机相的相对量进而估计其性能等具有重要意义。 第一节 鉄碳合金的基本组织 一、纯铁的结晶与同素异晶转变 （一）纯铁的结晶过程 δ-Fe→γ-Fe→α-Fe 同素异构转变： 在固态下，元素的晶体结构随温度发生变化的现象。 * 机械工程学 * （二）同素异构转变特点 意义： 对有同素异构转变的材料，可以通过热处理改变其组织、结构→ 性能 与金属结晶的比较： 1. 也是形核与长大，且二者同时进行的过程 所以称为重结晶。 2. 是一种固态晶格向另一种固态晶格转变 不同于结晶（由液态转变为固态） 同素异构（晶）转变需要更大的相变驱动力 * 机械工程学 * 三、金属的同素异构转变——实验现象 铁丝加热实验示意图 铁丝 标尺 支架 现象：加热时铁丝伸长，到912℃开始收缩。 若冷却时从1000 ℃到912 ℃出现伸长现象。 ◆概念：同素异构转变——在固态条件下，元素的晶体结构随温度发生变化的现象。 实质是：原子排列不同，结构不同，金属体积发生改变 δ-Fe（BCC）致密度0.68，γ-Fe（FCC）致密度0.74，α-Fe（BCC）， * 机械工程学 * 二、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（BCC），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（FCC），HB↓, δ↑, 顺磁性 渗碳体 Fe3C : Fe与C的间隙化合物 复杂晶格（复杂斜方结构），硬而脆，几乎无塑性， 230℃以下具有铁磁性 高温铁素体 δ：碳在δ-Fe中的间隙固溶体 体心立方，顺磁性 * 机械工程学 * 第二节 铁碳合金相图 * 机械工程学 * 一、铁碳合金相图分析（一）相区及主要三大转变 相区：5个单相区，7个两相区，3条三相水平线 三个主要转变： LC AE + Fe3C 1148 莱氏体Ld 莱氏体 Ld：A与 Fe3C 的机械混合物 成分：4.3%C 性能：硬而脆 形态：点状、短条状A 分布于Fe3C基体上 1 共晶转变 * 机械工程学 * 共析转变和包晶转变 2 共析转变 AS FP + Fe3C 727 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+δH AJ 1495 * 机械工程学 * （三）铁碳合金相图的特性点 特性点 温度(℃) ?碳含量(%) 说????????????? 明 A 1538 0 纯铁熔点 B 1495 0.53 在包晶转变温度下的液相含碳量 C 1148 4.30 共晶点 D 1227 6.69 渗碳体熔点 E 1148 2.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度 F 1148 6.69 共晶转变线与渗碳体成分线的交点 G 912 0 α-Fe←→γ-Fe同素异构转变点(A3) H 1495 0.09 碳在δ-Fe中的最大溶解度 J 1495 0.17 包晶点 K 727 6.69 共折转变线与渗碳体成分线的交点 M 770 0 α-Fe磁性转变点(A2) N 1394 0 γ-Fe←→δ-Fe同素异构转变点(A4) O 770 0.46 铁素体的磁性转变时，与之平衡的奥氏体碳含量 P 727 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 S 727 0.77 共析点 Q 0 0.008 碳在α-Fe中的溶解度 * 机械工程学 * （四）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 JN A←→δ转变开始（终了）温度线 GP F←→A转变开始（终了）温度线，碳在F中的溶解度线(TA1), GS (A3) A←→F转变开始（终了