4铁碳合金的基本组织及合金相图分析.ppt

课题四 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和铁碳合金的基本组织有：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体1、铁素体（、铁素体（F））：碳与：碳与α-Fe形成的间隙形成的间隙固溶体，固溶体，体心立方晶格，体心立方晶格，单相组织，单相组织，C在在Fe中的溶解度小中的溶解度小 性能性能---强度和硬度低，塑性和韧性好强度和硬度低，塑性和韧性好2、、奥氏体（奥氏体（A））：碳与：碳与γ-Fe形成的间隙形成的间隙固溶体固溶体，面心立方晶格，，面心立方晶格，单相组织，单相组织，高温组织高温组织，在大于，在大于727℃℃时存在，时存在， C在在Fe中的溶中的溶解度较大解度较大 性能性能---塑性好，强度和硬度高于塑性好，强度和硬度高于F在锻造、在锻造、 轧制时轧制时常要加热到常要加热到A，可提高塑性，易于加工可提高塑性，易于加工模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识3、渗碳体（、渗碳体（ Fe3C ））：铁与碳形成的：铁与碳形成的金属化合物金属化合物，单相组织，单相组织, Wc=6.69% 性能性能---硬度极高（硬度极高（>800HBS），脆性大（），脆性大（δδ︽︽0) )，不能，不能单独使用。

有条状、网状、片状、粒状单独使用有条状、网状、片状、粒状4、珠光体（、珠光体（ P ））：：F与与Fe3C组成的组成的机械混合物机械混合物A共析产物，二共析产物，二相组织，根据片层厚度分为：相组织，根据片层厚度分为：P、、S、、TWc=0.77% 性能性能---力学性能介于力学性能介于F与与Fe3C两者之间两者之间5、莱氏体（、莱氏体（ Ld ））：：A与与Fe3C组成的组成的机械混合物机械混合物二相组织，分二相组织，分为为高温莱氏体高温莱氏体（（Ld））和和低温低温/室温室温/变态莱氏体变态莱氏体（（ L‘d），）， Wc=4.3% L‘d由由P与与Fe3C组成 性能性能---力学性能与力学性能与Fe3C相似，硬度高，塑性极差相似，硬度高，塑性极差模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识课题五 铁碳合金相图引言：关于铁碳合金状态图 1、概念：表示铁碳合金在不同成分和不同温度下 的组织、性能以及它们之间相互关系的图形，又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图是通过实验的方法建立起来的 2、作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。

3、Fe-C相图包括：Fe-Fe3C、 Fe3C-Fe2C、 Fe2C-FeC、 FeC-C等几部分仅研究Fe-Fe3C 模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识一、铁碳合金相图分析1、相图的坐标（相图的绘制）纵坐标：代表温度横坐标：代表含碳量2、几个概念及 其室温组织 纯铁 (F) 钢 铸铁 共析钢 (P) 亚共析钢(F+P) 过共析钢(P+Fe3CII)共晶白口铸铁(L’d) 亚共晶白口铸铁(P+Fe3CII+ L’d)过共晶白口铸铁(L’d+Fe3CI)模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识3、特性点 A点：纯铁的熔点 ；1538℃ ；Wc=0 C点：共晶点；1148℃； Wc=4.3% D点：渗碳体的熔点； 1227℃； Wc=6.69% S点：共析点 ；727℃； Wc=0.77% G点：纯铁的同素异晶转变点； 912℃ E点：C在γ-Fe中最大溶解度；1148℃； Wc=2.11% P点：C在α-Fe中最大溶解度；727 ℃ Q点： 600 ℃时C在α-Fe中的溶解度模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识4、特性线 ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。

冷至AC线开始结晶出A；冷至CD线，开始结晶出一次渗碳体 AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化为液相反应式： ECF：共晶线，含C量2.11 % --6.69%的铁碳合金至此发生共晶转变，结晶出A与Fe3C混合物---莱氏体Ld 1148ºC1148ºC1148ºC1148ºC Lc Ld Lc Ld Lc Ld Lc Ld（（（（A+FeA+FeA+FeA+Fe3 3 3 3C C C C）））） 模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识 PSK：共析线，含C量在0.0218 % --6.69%的铁碳合金至此反生共析转变，产生珠光体P ，又称A1线 727ºC 727ºC As P(F+Fe As P(F+Fe3 3C)C) ES：C在γ-Fe中的溶解度曲线，又称Acm线。

二次渗碳体析出 GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线 PQ ： C在α-Fe中的溶解度曲线，三次渗碳体析出模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识5、相区及其组织 4个单相区、5个两相区、2个三相共存线1）4个单相区： ①液相区ACD线以上区域：L ②AESGA区：A ③GPQG区：F ④DFK直线区：Fe3C2）5个单相区： ①ACEA区域：L+A ②CDFC区域：L+Fe3C ③EFKSE区域：A+Fe3C ④GSPG区域：F+A ⑤PSK线以下区域（室温）：F+Fe3C 模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识3） 2个三相共存线 ①ECF线（共晶线）：L+A+ Fe3C ②PSK线（共析线）：F+A + Fe3C 下面复习一下：模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识二、 应用相图分析铁碳合金组织转变1、共析钢、共析钢：（：（Wc=0.77%) I线线-冷却曲线及其组织冷却曲线及其组织2、亚共析钢、亚共析钢：（：（Wc=0.45%) II线线-冷却曲线及其组织冷却曲线及其组织3、过共析钢、过共析钢：（：（Wc=1.2%) III线线-冷却曲线及其组织冷却曲线及其组织4、白口铸铁：、白口铸铁： IV、、V、、VI线线-冷却曲线及其组织冷却曲线及其组织模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识三、 铁碳相图的应用1、选用材料、选用材料：： 由铁碳相图可知，合金中随着含碳量由铁碳相图可知，合金中随着含碳量(低碳钢、中低碳钢、中碳钢、高碳钢、白口铸铁碳钢、高碳钢、白口铸铁）的不同，其组织各不相同，）的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能（从而导致其力学性能（强度、硬度、塑性、韧性强度、硬度、塑性、韧性）不同。

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同含碳量的材料2、判断切削加性能、判断切削加性能：： 低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳中碳钢钢中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工高碳钢高碳钢中渗碳体含量较多，钢硬而脆，难以加工中渗碳体含量较多，钢硬而脆，难以加工模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识3、制定热加工工艺：、制定热加工工艺： 在在铸造铸造工艺方面，根据相图可确定合适的熔化温工艺方面，根据相图可确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为度和浇注温度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；的铸铁铸造性最好；在在锻造锻造工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围（范围（800℃℃左右）应在奥氏体区；在左右）应在奥氏体区；在焊接焊接工艺方面，工艺方面，含碳量越低，焊接性能越好含碳量越低，焊接性能越好4、应用于热处理生产：、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（退火、正火、淬火）。

并的变化，可以进行热处理（退火、正火、淬火）并且可以正确选择加热温度且可以正确选择加热温度模块二模块二 金属学的基本知识金属学的基本知识。