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1、第四章 铁碳相图,纯铁的同素异构转变 Fe C 相图的基础知识。 形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结构与性能。 Fe - Fe3C 相图的建立与分析。 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。 Fe - Fe3C 相图的应用。,一、纯铁的同素异构转变,第一节 铁碳合金的组元与基本相,纯铁的冷却曲线,1394,1534,912, - Fe, - Fe, - Fe,二、铁碳合金的基本相及其性能,铁素体（F）： 碳溶与-Fe中形成的间隙固溶体。 性能-强度和硬度低，塑性和韧性好,奥氏体（A）： 碳与-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727时存在。 性能-塑性好，强度和硬度高于F。在
2、锻造、扎制时常要加热到A，可提高塑性，易于加工。,奥氏体组织金相图,渗碳体（ Fe3C ）：铁与碳形成的金属化合物。 在Fe - Fe3C相图中，既是组元又是基本相。 性能-硬度高，脆性大。,渗碳体组织金相图,珠光体（ P ）： 铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物。 性能-力学性能介于两者之间。,莱氏体（ Ld ）： 奥氏体（A）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物。 性能-硬度高，塑性差。,第三节 Fe - Fe3C 相图分析,Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,L+ Fe3C,6.69%C,( A+Fe3C ),Ld
3、,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,A+ Fe3C,( F+ Fe3C ),P,P+F,P+Fe3C,Ld,Ld+Fe3C,P+Ld+Fe3C,K,共晶相图,共析相图,匀晶相图,( P+Fe3C ),Fe - Fe3C 相图,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,6.69%C,Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,P,Ld,K,( P+Fe3C ),P+Ld+Fe3C,Ld+Fe3C,P+F,P+Fe3C,( F+ Fe3C ),A+ Fe3C,L+ Fe3C,( A+Fe3C ),Fe - Fe3C 相图,两种反应：,1148 ,
4、1、共晶反应,一定成分的液相在一定的温度下同时结晶出两种成分和结构均不相同的固相的反应。,L 4.3%c,A2.11%c+Fe3C6.69%c,共晶反应的产物即莱氏体 Ld=(A2.11%c+Fe3C6.69%c),2 、共析反应,一定成分的固相在一定的温度下同时析出两种成分和结构均不相同的 新的固相的反应。,A2.11%c,727 ,F0.02%c+Fe3C6.69%c,共析反应的产物即珠光体 PF0.02%c+Fe3C6.69%c,铁碳合金相图中主要特性点的含义,相图中主要线的含义,ACD线液相线 是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。 AECF线固相线 各种成分的合金均处在固体状态。结晶温
5、度终止线。 ECF水平线共晶线 含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线时，在1148 由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共晶反应。 PSK水平线共析线（A1线） 含碳量为0.77%的奥氏体冷却到此线时，在727 同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共析反应。 GS线（A3线） 是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。 ES线称Acm线 是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。,铁碳合金,含碳量为2.11%6.69%的铁碳合金。 共晶白口铸铁： 含碳量为4.3%; 亚共晶白口铸铁：含碳量在2.11%4.3%之间； 过共晶白口铸铁：含碳
6、量在4.3%6.69%之间；,含碳量小于0.02%的铁碳合金。,工业纯铁,钢,白口铸铁,含碳量为0.02%2.11%的铁碳合金。根据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%2.11%之间；,第三节 典型铁碳合金的结晶过程及组织,Fe - Fe3C 相图,共析钢的结晶过程分析,共析钢组织金相图,F铁素体,亚共析钢的结晶过程分析,亚共析钢组织金相图,过共析钢结晶过程分析,过共析钢组织金相图,共晶生铁结晶过程分析,共晶白口铁组织金相图,Ld变态莱氏体,亚共晶生铁结晶过程分析,亚共晶白口铁组织金相图,过共
7、晶生铁结晶过程分析,过共晶白口铁组织金相图,组织组成物:,F ; Fe3C,F ; P,相组成物:,P = 1 WF = 57%,Fe3C = 1 - WF = 6%,0.02,0.45,0.77,6.69,第四节 含碳量与铁碳合金组织及性能的关系,铁碳合金含碳量对平衡组织的影响。 铁碳合金含碳量对力学性能的影响。 铁碳合金含碳量对工艺性能的影响。,一、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响,二、铁碳合金含碳量对平衡组织的影响,三、铁碳合金含碳量对工艺性能的影响,对铸造性能的影响。 对锻造性能的影响。 对焊接性能的影响。 对切削加工性能的影响。,第五节 铁碳相图的应用,1、选用材料： 由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。 2、叛断切削加性能： 低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。 3、制定热加工工艺： 在铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在锻造工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。 4、应用于热处理生产： 由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。,铁碳相图与铸锻工艺的关系,