金属学科基础知识.ppt

1.3 铁碳合金 § 铁碳合金：以铁为基体 ，有不同碳含量的合金， 称为铁碳合金铁碳合金是工业上应 用最广泛的合金1.3.1 铁碳合金的基本组织（1）.铁碳合金中，固态时 可形成固溶体、化合物、 机械混合物 （2）.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 （3）.纯铁：熔点1538℃， 有同素异构转变；碳：在铁碳合金中的存在 形式有固溶体、金属化合 物、石墨奥氏体珠光体莱氏体渗碳体铁素体铁碳合金1.铁素体 铁素体 ：即α- Fe铁中溶入碳元素构成的固溶体，用 符号 F或α 表示它仍保持溶剂α- Fe的的体心立方 晶格结构 由于α- Fe内原子间的空隙比较小，故溶碳能力极小 ，在727℃时溶碳能力达到最大，其碳的质量分数 为0.02%随着温度下降，溶碳量逐步减少，在室 温时只能溶解微量 力学性能：强度、硬度低，塑性、韧性好2.奥氏体 奥氏体：即(γ- Fe)中溶入碳元素构成的固溶体 ，用符号 A 或 γ 表示它仍保持γ- Fe的晶体结构 由于γ- Fe内原子间的空隙比α- Fe大，故溶碳能 力也较大，在1148℃时的碳的质量分数可达 2.11%力学性能：具有一定的强度，塑性很好。

易锻压成形3. 渗碳体 渗碳体 :化学式为Fe3C的金属化合物渗碳体中碳的质量分数为6.69%,晶格结构复杂渗碳体属于正交晶系，点阵常数为:a=0.4524nm，b=0.5089nm， c=0.6743nm渗碳体晶胞内含有12个铁原子和4 个碳原子，符合Fe∶C=3∶1的关系 力学性能：硬度很高 (HV=950~1050)， 而塑性极差，不能单独应用，在铁碳合金中起强化作用图1-12 渗碳体晶格4.珠光体 (金相组织) )珠光体 :铁素体薄层(片)与渗碳薄层(片)交替重叠组成 的共析组织,用符号 P 表示,其碳的质量分数为0.77 ％珠光体通常是由奥氏体中同时析出铁素体和渗 碳体形成的力学性能：介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,塑性较差5.5.莱氏体莱氏体 ( (金相组织金相组织) )莱氏体 :即铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体(或 其转变产物)与渗碳体组成的共晶组织，属于 机械混合物，其碳的质量分数为4.3% 莱氏体通常在高温下由奥氏体和渗碳体组成， 727℃以下由珠光体和渗碳体组成,分别用符号 Ld和L’d表示力学性能：与渗碳体相似，硬度很高，塑性极差 1.3.2 铁碳相图铁碳相图：是用纵坐标表示温度,横坐标表示碳的量分数 的铁碳合金不同相的平衡图,如图1 -13 所示。

用途：铁碳相图是用实验方法作出的,是研究钢和 铸铁的成分、温度与组织之间关系的重要工具 ，是选材和制定钢铁材料铸造、锻造和热处等 热加工工艺的基本依据图1-13 铁碳相图1.铁碳相图及其各成分组织示意图符 号温度℃含碳量% (重量)特性 A15380纯铁的熔点 C11484.3共晶反应点 D12276.69渗碳体的熔点 E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解 度 F11486.69渗碳体 G9120α-Fe与γ-Fe同素异晶 转变点 K7276.69渗碳体 N13940γ -Fe与δ-Fe同素异晶 转变点 P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解 度 S7270.77共析反应点 Q6000.008600℃时碳在α-Fe中的 最大溶度表1－1 相图中主要特性点的含义2.铁碳合金的分类及室温组织（１）工业纯铁即w(C) ≤0.0218%的 铁碳合金室温组织：为铁素体和极少量的 三次渗碳体钢白口铸铁工业纯铁铁碳合金 （按质量分数）(2) 钢§ 钢：即 0.0218%0.77%,室温组织为珠光体和二次渗碳体 3)白口铸铁即2.11%4.3%，室温组织为莱氏体（Ｌ’d）和一次渗碳体。

3.典型铁碳合金的结晶过程(1)共析钢结晶过程动画演示L → L+A → A → P（F+Fe3C）(2)(2)亚共析钢结晶过程亚共析钢结晶过程动画演示L → L+A → A → A+F → P+F(3)(3)过共析钢结晶过程过共析钢结晶过程动画演示L → L+A → A → A+ Fe3CⅡ → P+Fe3C Ⅱ(4)(4)共晶白口铸铁结晶过程共晶白口铸铁结晶过程动画演示L → Ld（A+Fe3C）→ Ld（A+Fe3C+Fe3CⅡ）→ L’d（P+ Fe3C+Fe3CⅡ）(5)(5)亚共晶白口铸铁结晶过程亚共晶白口铸铁结晶过程动画演示L → L+A → Ld+A → Ld+A+Fe3CⅡ→ L’d+P+Fe3CⅡ(6)(6)过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 结晶过程结晶过程动画演示L → L+ Fe3CⅠ → Ld+ Fe3CⅠ → L’d+ Fe3CⅠ1.3.1.3.3 3 碳对铁碳合金组织和性能的影响碳对铁碳合金组织和性能的影响（1 1））当w(c)0.9%时，随着碳含量的不断增加 ，钢的硬度仍不断升高，但强度和塑性不断下 降，这是由于网状渗碳体明显形成并不断增多 所致 （3）在白口铸铁部分，随着含碳量增加，硬度 不断增加，强度不断下降，而塑性则几乎为零 。

这是由于莱氏体或一次渗碳体等脆硬组织不 断增多所致思考题1.比较铁碳合金各种基本组织的晶体结构和力学 性能2.碳钢与铸铁在成分与组织上有哪些区别？3.试分析W(C)分别为0.2%、0.77%、1.3%的铁 碳合金自高温缓慢冷却至室温的组织转变过程 返回目录。