04第四章铁碳合金(NXPowerLite)教程.ppt

第四章 铁碳合金;一、铁碳合金的基本组织;⑵ 奥氏体: 碳在? -Fe中的固溶体称奥氏体。用 A 或 ? 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大, 为2.11%。;⑶ 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低，脆性大，塑性几乎为零。;（4）珠光体 共析转变的产物是?与Fe3C的机械混合物, 称作珠光体，用P表示。;（5）莱氏体 共晶产物是 奥氏体与渗碳体的机械混合物，称作莱氏体，用Le表示。 ;合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析. 相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程的简明图解。又称状态图或平衡图。;相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。 根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。;（1）二元相图的建立;二元相图的建立步骤为：[以Cu-Ni合金(白铜)为例] 1. 配制不同成分的合金，测出各合金的冷却曲线，找出曲线上的临界点（停歇点或转折点）。 2. 将临界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。;相图中，结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相线。;（2）二元相图的基本类型分析;相图由两条线构成，上面是液相线，下面是固相线。 相图被两条线分为三个相区，液相线以上为液相区L ，固相线以下为? 固溶体区，两条线之间为两相共存的两相区（L + ? ）。 ;⑴ 合金的结晶过程 除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以Ⅰ合金为例说明。;随温度下降，固溶体重量增加，液相重量减少。同时，液相成分沿液相线变化，固相成分沿固相线变化。;成分变化是通过原子扩散完成的。当合金冷却到t3时,最后一滴L3成分的液体也转变为固溶体，此时固溶体的成分又变回到合金成分?3上来。 液固相线不仅是相区分界线, 也是结晶时两相的成分变化线；匀晶转变是变温转变。;⑵ 杠杆定律 处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的成分，还可用杠杆定律求出两平衡相的相对重量。 现以Cu-Ni合金为例推导杠杆定律： 确定两平衡相的成分：设合金成分为x，过x做成;⑶ 枝晶偏析 合金的结晶只有在???慢冷却条件下才能得到成分均匀的固溶体。但实际冷速较快，结晶时固相中的原子来不及扩散，使先结晶出的枝晶轴含有较多的高熔点元素（如Cu-Ni合金中的Ni）, 后结晶的枝晶间含有较多的低熔点元素(如Cu-Ni合金中的Cu)。;在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。 不仅与冷速有关，而且与液固相线的间距有关。 冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。 枝晶偏析会影响合金的力学、耐蚀、加工等性能。;Cu-Ni合金的平衡组织与枝晶偏析组织;2、相图的分析步骤;② 靠纯组元的封闭区是以该组元为基单相固溶体区; ③ 相图中的垂线可能是稳定化合物 (单相区)，也可能是相区分界线；;⑶ 两相区的确定：两个单相区之间夹有一个两相区，该两相区的相由两相邻单相区的相组成。;恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的新固相。;⒊ 分析典型合金的结晶过程;第三节 铁碳合金相图;铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为纯组元看待。 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。;铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据。;二、铁碳合金相图的分析;⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ABCD， 固相线—AHJECF ⑵ 三条水平线： HJB：包晶线LB+δH? ?J ECF：共晶线LC? ?E+Fe3C 共晶产物是 ? 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体，用Le表示。为蜂窝状。以Fe3C为基，性能硬而脆。;PSK：共析线 ?S ?FP+ Fe3C 共析转变的产物是?与Fe3C的机械混合物, 称作珠光体，用P表示。;⑶ 其它相线 GS,GP—? ? ? 固溶体转变线, GS又称A3 线。 HN,JN—δ ? ? 固溶体转变线。 ES—碳在? -Fe中的固溶线。又称Ac m线。 PQ—碳在?-Fe中的固溶线。;⑶ 三个三相区：即HJB (L+?+?)、ECF(L+?+ Fe3C)、PSK(?+?+ Fe3C)三条水平线 ;三、铁碳合金的结晶过程;⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 ① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C) ② 共晶白口铸铁(4.3%C) ③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C);㈠工业纯铁的结晶过程 合金液体