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1、1,第三节 铁碳合金及相图,2,一、 铁碳合金的基本组织与性能1）铁素体（F）：碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体。 由于-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727）所以是几乎不含碳的纯铁。b =180230MPa HB=5080 =3050% =7080% ak=156196Jcm-2 显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。,3,纯铁,0.01%C铁素体500,4,2）奥氏体（A）：碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体。 -Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148）。由于-Fe一般存在于7271394之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。显微镜观
2、察，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。其 =4050%，具有良好的塑性和低的变形抗力。是绝大多数钢种在高温进行压力加工所需的组织。3）渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的稳定化合物。含碳量为6.69%。HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。渗碳体在一定条件下可以分解出石墨。,5,4）珠光体（P）：铁素体和渗碳体组成的机械混合物 （共析体）。珠光体的平均含碳量为0.77%，在727以下温度范围内存在。显微镜下观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。b =750MPa，HB=160180 较高， =2025%，=3040% 适
3、中 5）莱氏体（Ld）：是由奥氏体和渗碳体组成的机械 混合物（共晶体）。 铁碳合金中含碳量为4.3%的液体冷却到1148时发生共晶转变，生成高温莱氏体。合金继续冷却到727时，其中的奥氏体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱氏体。统称莱氏体。,6,二、 铁碳合金相图简化后的Fe-Fe3C状态图,7,A,E,S,P,Q,G,K,D,4.3,2.11,0.77,0.0218,1148,1538 ,727,P,L,A,F,912,C,6.69,F,A纯铁的熔点。,DFe3C的熔点。,EC在-Fe中的最大溶解度点。1148 2.11%C 钢和铁的分界点。,Le,Fe-Fe3C相图分析1
4、）Fe-Fe3C相图中各特性点的含义。,8,C共晶点，1148 4.3%C,共晶点发生共晶反应的点。,共晶反应 在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。,共晶反应的产物共晶体机械混合物,G 纯铁的同素异构转变点。 912,P C在-Fe中的最大溶解度点。727 0.02%C,9,S 共析点， 727 0.77%C,共析点 发生共析反应的点。,共析反应在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。,共析反应的产物 共析体 机械混合物,10,Fe-Fe3C相图中主要特性点含义见表：,11,AECF线固相线,ACD线液相线,AEA析出终了线ECF
5、共晶线 1148,AC析出ACD析出 Fe3C,A,L+,Fe3C,L+,F,+A,A+,A+Le,Le + Fe3C,2）Fe-Fe3C相图中特性线：,12,GS线 C在-Fe中的溶解度曲线。AF,GP线 F析出终了线。,PSK线 共析线 727,PQ线 碳在-Fe中的溶解度曲线。,ES线 C在-Fe中的溶解度曲线。析出二次Fe3C（Fe3C）,13,简化的Fe-Fe3C相图中的特性线含义见表。3） Fe-Fe3C相图相区分析：,14,包括：（1）液相区：（2）液、固两相区：（3）固相区：也包括：（1）单相区：L、F、A、Fe3C （2）两相区：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C
6、（3） 三相区：Le+A+ Fe3C、P+Le+ Fe3C,15,简化后的Fe-Fe3C状态图,16,2 典型铁碳合金结晶过程分析（1）铁碳合金分类1）工业纯铁:C0.77% P+Fe3C 3）白口铸铁:2.11%6.69% C亚共晶白口铁：C 4.3% Ld+ Fe3C1,17,简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图,18,（2）典型铁碳合金结晶过程分析1）共析钢 共析钢组织转变过程示意图,19,共析钢的显微组织,20,2）亚共析钢,亚共析钢组织转变过程,21,亚共析钢的显微组织,22,3)过共析钢,过共析钢组织转变过程,23,过共析钢组织,24,纯铁,亚共析钢,共析钢,过共
7、析钢,25,铁碳合金组织特征图,(a) 0.01%C铁素体500,(c).0.77%C珠光体500,(b) 0.45%C铁素体+珠光体500,d). 1.2%C珠光体+二次渗碳体500,26,4）共晶白口铸铁,共晶白口铁组织转变过程,27,共晶白口铁组织,28,5）亚共晶白口铁,亚共晶白口铁组织转变过程,29,亚共晶白口铁组织,30,6）过共晶白口铁,过共晶白口铁组织转变过程,31,过共晶白口铁组织,32,A,A,L+,P(F+Fe3C),A,A,L+,A+,P(F+Fe3C) +F,F,L+,P+Fe3C,A,A,Fe3C,Le(A+ Fe3C+ Fe3C),Le(P+ Fe3C+ Fe3C
8、),A+,L+,Le,P+Fe3C+Le,A+Le +,A,Fe3C,L+,Fe3C,Fe3C+,Fe3C+Le,Le,1）钢,2）生铁,共析钢: 亚共析钢: 过共析钢:,共晶生铁: 亚共晶生铁: 过共晶生铁:,Le(A+ Fe3C),A+,（3）典型铁碳合金结晶过程简单描述：,33,简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图,34,三、 铁碳合金相图的应用1、含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律（1）含碳量对平衡组织的影响（2）含碳量对力学性能的影响 材料的组织结构决定其性能,35,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be,写在最后,36,Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日,
