工程材料基础教学课件作者张文灼赵振学主编3.1铁碳合金相图课件.ppt

3.1 铁碳合金及相图 纯铁及其同位素转变 铁碳合金相图分析(重点、难点） 典型铁碳合金的应用 铁碳合金相图在工业中的应用 铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体 奥氏体（A) 渗碳体（ Fe3C) 莱氏体（Ld） 含碳量为4.3%的液态铁碳合金冷却到1148℃时，同时结晶出奥氏体和渗碳体的多相组织 硬度高，塑性差 《工程材料基础》张文灼赵振学主编 工业纯铁 成分：含铁量99.8%~99.9%，含杂质0.10%～0.20% 性能及组织： σb=180～230MPa σ0.2=100～170MPa δ=30%～50% ψ=70%～80% Ak=128～160J HBS=50～80 用途 磁性设备 纯铁及其同位素转变 纯铁的同素异构转变 纯铁及其同位素转变 1394 ℃ 912 ℃ δ-Fe γ-Fe α-Fe bcc fcc bcc 符合形核、长大的结晶规律 转变过程恒温、可逆 同素异构转变：金属在固态下晶格类型随温度发生变化的现象 铁碳合金基本组织 铁素体（F) 碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体 晶格结构：体心立方晶格 最大溶解度：0.0218%（727℃） 性能：塑性、韧性好； 强度、硬度低 碳溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体 高温相 晶格结构：面心立方晶格 最大溶解度：2.11%（1148℃） 性能：塑性、韧性好； 强度、硬度低 铁碳合金基本组织 铁和碳相互作用而形成的一种具有复杂晶体结构的金属化合物 晶格结构：复杂正交 碳的质量百分数：6.69%（1148℃） 性能：熔点高，硬而脆（耐磨性好） 用途：在钢中起强化作用 铁碳合金基本组织 珠光体（P） 由铁素体和渗碳体组成的多相组织 含碳百分数：0.77% 性能：介于渗碳体和铁素体中间，强度和塑性较高，硬度适中 铁碳合金基本组织 铁碳合金基本组织 727℃以下由珠光体和渗碳体组成，称为低温莱氏体 铁碳合金相图分析 重要点 A：纯铁熔点 C：共晶点 D：Fe3C的熔点 E：碳在γ-Fe中的最大溶解度 F：生成Fe3C的成分点 K：生成Fe3C的成分点 S：共析点AS←→(F+Fe3C) 重要线 ACD AECF ECF PSK ES GS 固相线 液相线 共析线 共晶线 碳在奥氏体中的溶解度线 冷却时从A中析出F开始线 铁碳合金相图分析 D F K Fe3C A B C E N G P S Q J H 1148℃ 727℃ 1495℃ A L F δ wC（%） Fe A3 Acm 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 工业纯铁 共析钢 亚共析钢 过共析钢 亚共晶白口铁 过共晶白口铁 共晶白口铁 钢 铸铁 A B C D F E N G P S K J H A L F δ Fe Fe3C 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 铁碳合金的结晶过程分析 共析钢[wc =0.77%] 铁碳合金相图分析 A B C D F E N G P S K J H A L F δ Fe Fe3C 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 1 3 2 0 铁碳合金的结晶过程分析 共析钢[wc =0.77%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:100% P（F和Fe3C） 组成相的质量分数为： A B C D F E N G P S K J H A L F δ Fe Fe3C 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 亚共析钢[0.0218% wc 0.77%] 1 3 2 0 4 亚共析钢[0.0218% wc 0.77%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:F+P 铁碳合金相图分析 A B C D F E N G P S K J H A L F δ Fe Fe3C 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 1 3 2 0 过共析钢[0.077% wc 2.11%] 4 过共析钢[0.077% wc 2.11%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:P+ Fe3CⅡ 工业纯铁[wc 0.02%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:F+ Fe3CⅢ 铁碳合金相图分析 A B C D F E N G P S K J H A L F δ Fe Fe3C 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 1 2 0 共晶白口铁[wc=4.3%] 共晶白口铁[wc=4.3%] 铁碳合金相图分析 室温平衡组织:100%