第十三讲铁碳合金的组元及基本相.doc

第十三讲 铁碳合金的组元及基本相第一节 铁碳合金的组元及其基本相一、 主要内容;纯铁渗碳体二、 要点：铁碳合金，铁素体，奥氏体，纯铁的性能，渗碳体的性能，三、 方法说明：主要讲铁碳合金的概念，基本相的特点，结构授课内容：铁碳合金是由铁和碳组成的合金碳钢和铸铁都是铁碳合金一、 纯铁的性质：纯铁是过渡族元素，常压下，熔点为1538℃，常温密度，7.87g/cm2纯铁具有同素异晶转变1538℃为δ－Fe，1394℃(A4)为γ－Fe，912℃（A3）为α－Fe770C，发生磁性转变（A2）铁素体：碳在α－Fe中的间隙固溶体，为体心立方晶格，常用F或α表示奥氏体：碳在γ－Fe中的间隙固溶体，为面心立方晶格，常用A或γ表示碳溶于δ－Fe中的间隙固溶体，叫δ铁素体纯铁的力学性能：强度硬度较低，塑性韧性较好二、 渗碳体是铁和碳形成的间隙化合物Fe3C，含碳量wc＝6.69％，晶体结构十分复杂硬度较高，脆性较大，230℃发生磁性转变（A0）第二节 Fe—Fe3C合金相图分析一、 主要内容：相图中的点、线、区及其意义相图中的包晶转变相图中的共晶转变相图中的共析转变三条重要的特性曲线二、 要点;共晶转变产物，共析转变产物，共晶反应，包晶反应，共析反应，珠光体，莱氏体，三条特性曲线的意义三、 方法说明：利用学过的知识对铁碳合金相图进行分析，将包晶，共晶，共析，分开、组合的讲解，记清楚相图的各关键点和线的温度和成分。

授课内容：一、 相图中的点、线、区及其意义液相线，固相线五个单相区：液相区（L），δ固溶体区（δ），奥氏体区（γ），铁素体区（α），渗碳体区（Fe3C）七个两相区：L+γ，L＋δ，L＋Fe3C，δ＋γ，γ＋α，γ＋Fe3C，α＋Fe3C三条水平线：共晶反应线，包晶反应线，共析反应线二、 包晶反应：L＋δ＝γ反应产物为单相奥氏体三、共晶反应：L＝Fe3C＋γ反应产物为莱氏体四、共析反应：γ＝Fe3C＋α反应产物为珠光体解释说明：碳在钢铁中可以有四种形式存在：碳原子溶于a-Fe形成的固溶体称为铁素体（体心立方结构）；或溶于g－Fe形成的固溶体称为奥氏体（面心立方结构）；或与铁原子形成复杂结构的化合物C（正交点阵）称为渗碳体；碳也可能以游离态石墨（六方结构）稳定相存在在通常情况下，铁碳合金是按Fe－Fe3C系进行转变的，其中Fe3C是亚稳相，在一定条件下可以分解为铁和石墨，即Fe3C→3Fe＋C（石墨）因此，铁碳相图可有两种形式：Fe－Fe3C相图和Fe－C相图，为了便于应用，通常将两者画在一起，称为铁碳双重相图，如图所示 在Fe－ Fe3C相图中，存在3个三相恒温转变，即在1495℃发生的包晶转变：LB＋dH→YJ转变产物是奥氏体；在1148℃发生的共晶转变：Lc→gE+Fe3C，转变产物是奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体；在727℃发生共析转变：gs→aP+Fe3C，转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体。

共析转变温度常标为Al温度 此外，在Fe－Fe3C相图中还有3条重要的固态转变线： (1)GS线——奥氏体中开始析出铁素体（降温时）或铁素体全部溶人奥氏体（升温时）的转变线，常称此温度为A3温度 (2)ES线——碳在奥氏体中的溶解度曲线此温度常称Acm温度低于此温度，奥氏体 中将析出渗碳体，称为二次渗碳体，用Fe3CII表示，以区别于从液体中经CD线结晶出的一次渗碳体 Fe3CI (3)PQ线——碳在铁素体中的溶解度曲线在727t时，碳在铁素体中的最大的w(C)为 0.0218％，因此，铁素体从727℃冷却时也会析出极少量的渗碳体，以三次渗碳体Fe3CIII称之，以区别上述两种情况产生的渗碳体 图中770℃的水平线表示铁素体的磁性转变温度，常称为A2温度230℃的水平线表示 渗碳体的磁性转变 典型的铁碳合金冷却时的组织转变过程分析 图7.22共晶白口铸铁的室温组织（白色基体是共晶渗碳体，黑色颗粒是由共晶奥氏体转变而来的珠光体） 图7.23 亚共晶白口铸铁在室温下的组织 （黑色树植状组成体是珠光体，其余为莱氏体） 80×图7.24 过共晶白口铸铁冷却到室温后的组织 （白色条片是一次渗碳体，其余为莱氏体）250×。