资源预览内容
第1页 / 共46页
第2页 / 共46页
第3页 / 共46页
第4页 / 共46页
第5页 / 共46页
第6页 / 共46页
第7页 / 共46页
第8页 / 共46页
第9页 / 共46页
第10页 / 共46页
亲,该文档总共46页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
第九章 铁碳相图和铁碳合金缓冷后的组织,本章是本课程的重点章 本章目的: 1 介绍铁碳相图的基本组元和基本相; 2 分析铁碳相图,讲解各种典型成分铁碳合金的结晶过程和其成分组织性能间关系。,本章重点:,(1)重要概念:铁素体 奥氏体 珠光体 莱氏体 共晶渗碳体 共析渗碳体 二次渗碳体(2)熟记铁碳相图,弄清重要温度与成分点、重要线意义;熟记铁碳合金中各种相的本质与特征;(3)典型铁碳合金的结晶过程分析,室温平衡组织中相及组织组成物相对量的计算;熟悉各组织特征(4)掌握铁碳合金的成分组织性能之间的关系,一、铁碳合金与铁碳相图,钢和铸铁是国民经济和国防工业生产中最重要的一大类金属材料,是以铁为基础的合金。在各种钢和铸铁中均含有碳。在铁碳二元系中把碳含量小于2.11%的合金称为钢;碳含量大于2.11%的合金称为铸铁。工业用钢和铸铁中除了含有铁、碳外,还含有其他元素。为了研究方便,可将钢和铸铁看成铁碳二元合金。,铁碳合金与铁碳相图,铁碳合金应用最广泛的合金(碳钢、铸铁)一、纯铁的晶体结构与性能 1 纯铁:室温下,体心立方点阵, Fe, 铁磁性,力学性能。(P247) 纯铁冷却中晶体结构的变化: 1538 1394 912 L Fe Fe Fe bcc fcc bcc 体心立方点阵 面心立方点阵 纯铁在冷却中经历同素异构转变,A4,A3,A2转变(770)居里点(顺磁性与铁磁性转变温度),具有固态相变是钢铁材料能够热处理的前提与原因之一,铁的点阵未发生变化,磁性转变不属于相变,相变的温度迟滞,纯铁结晶后的组织,相变的温度迟滞现象,在非平衡的加热和冷却时,相变不在A3发生,加热时在A3以上某一温度发生,冷却是在A3以下某一温度发生。当加热或冷却的速度越大,实际发生相变的临界点偏离A3的温度间隔也愈大。区分非平衡加热或冷却时的临界点与平衡的临界点(A3),分别用下标c,r来标注加热和冷却时实际发生相变的临界点,记作为Ac3和Ar3注意:-Fe的磁性转变没有转变温度迟滞现象,通过结晶形成初生的铁晶粒;经过重结晶(A4相变)后,初生的铁晶粒被改造为铁晶粒;经过又一次重结晶(A3相变)后得到的室温铁晶粒,纯铁结晶过程对应组织变化,2 纯铁的显微组织 单相的Fe,3 工业纯铁的性能 强度低 硬度低 塑性好 铁磁性,4 应用: 仪器仪表用软磁铁芯,1、碳化物(Fe3C)是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 通常称为渗碳体。磁性转变温度(居里点)210 渗碳体的机械性能,Fe3C晶胞,渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态, 对铁碳合金的机械性能有很大影响.,二、铁的碳化物,2、碳化物(Hagg碳化物) 化学式:Fe2.2C, Fe5C2 具有底心单斜点阵,与Mn5C2同型。 居里点:247 3、碳化物 化学式:Fe2.4C, Fe23C或FexC,亚稳相 密集六角点阵,与Ni3C同型 居里点:3704、碳化物的稳定性 高温: 碳化物 碳化物 低温: 碳化物 碳化物,可转变,临界温 度在230-350之间。 碳化物稳定性最好备注: 碳化物, 碳化物的形成方式 P250,三、铁碳合金中的基本相和基本组织,1 基本组元: Fe、C 2 基本相: 液相、渗碳体、碳化物、铁素体和奥氏体 (1)铁素体:包括铁素体(或 F)和铁素体。相区:相为高温铁素体,是碳在-Fe中的间隙固溶体, 呈体心立方晶格bcc,在1394以上存在,在1495时溶碳量最大,为0.09%. (结合铁碳相图进行分析)相区:相也称铁素体,是碳在-Fe 中的间隙固溶体,呈体心立方晶格。铁素体中碳的固溶度极小,室温时约为0.0008%,在727 时溶碳量最大,为0.0218%。 性能: 强硬度低、塑韧性好、居里点(770 ) 与工业纯铁相同。,L,L+,+, +Fe3C,+Fe3C,L +Fe3C,C,E,S,P,Q,G,K,F,D,B,C%,Fe,J,N,Fe3C,1148,727,912,H,温度,1227 ,(2)奥氏体(或 A ) 相区:是C在面心立方-Fe中的间隙固溶体,呈面心立方晶格fcc。奥氏体中碳的固溶度较大,在1148 时溶碳量最大达2.11%。 性能: 强硬度较低;塑性较好, 变形抗力较低;冲压、弯曲等加工变形性好;顺磁性。,(3)渗碳体(Fe3C) 定义: Fe与C形成的金属化合物,含 6.69%C,属于复杂晶系。符号:Cm 性能:强度低;硬度高;无塑性;弱的铁 磁性(230 ), 硬、脆 钢中强化相,渗碳体的鉴别渗碳体硬而脆,硬度为HBW800,(相当于HRC7275)很耐磨;无延展性,强度很低,塑性、韧性几乎为零。渗碳体在钢和铸铁中与其它相共存时,可以呈片状、粒状、网状或板状。渗碳体的特点渗碳体是钢中主要强化相,它的形态、大小及分布对相的性能有很大影响。具有金属特性,定义为金属化合物。渗碳体是一种不稳定的相,在一定条件下,能分解而形成石墨状的自由碳,即Fe3C3Fe十C(石墨)这一分解过程对于研究钢和铸铁具有重大意义。,3 组织,Fe-C合金成分范围宽,相的构成只有三个,但是铁碳合金的性能差别大,原因:相之间具体组合方式不同,或以单相或以混合相存在 不同组织 (1)铁素体(F) (2)奥氏体(A) (3)渗碳体(Fe3C) (4)珠光体(P) :F Fe3C; 共析反应产物 (5)莱氏体(Ld):AFe3C;共晶反应产物 (6)变态莱氏体(Ld):PFe3C,单相组织,两相组织,(又叫低温莱氏体),FeFe3C相图分析,实际组元: Fe-Fe3C,铁和碳可以形成一系列化合物,如Fe3C,Fe2C,FeC等,有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分,通常称其为 Fe-Fe3C相图, 此时相图的组元为Fe和Fe3C.,L,L+,+, +Fe3C,+Fe3C,L +Fe3C,C,E,S,P,Q,G,K,F,D,B,C%,Fe,J,N,Fe3C,铁碳相图中点、线、相区及其意义,1148,727,912,H,温度,1227 ,液相线:ABCD固相线:AHJECF五个单相区:ABCD以上液相区(L)AHNA固溶体区()NJESGN奥氏体相区( 或A )GPQG铁素体相区(或A)DFKL渗碳体相区(Fe3C),A,C%,Fe,T,H,Fe3C,莱氏体,珠光体,A,C%,Fe,T,H,Fe3C,ES: Acm 线,从中析出Fe3CGS: A3线,是在冷却过程中,由析出的开始线PQ: 碳在相的溶解度曲线,三条重要特征曲线,A,C%,Fe,T,H,Fe3C,J点包晶点 1495 0.17% CC点共晶点 1148 4.3% CS点共析点 727 0.77%,E点的最大溶碳量 2.11% CP点的最大溶碳量 0.0218% C,727,铁碳合金的平衡结晶过程及组织 1 铁碳合金分类,工业纯铁,钢,铸铁,按照铁碳相图,根据碳含量不同分为三大类:,根据组织特征,将铁碳合金分为七种类型: (1)工业纯铁 Wc0.0218 (2)亚共析钢 Wc=0.02180.77 (3)共析钢 Wc=0.77 (4)过共析钢 Wc=0.772.11 (5)亚共晶白口铁 Wc=2.114.3 (6)共晶白口铁 Wc=4.3 (7)过共晶白口铁 Wc=4.36.69,工业纯铁,共析钢,过共析钢,亚共晶白口铁,共晶白口铁,过共晶白口铁,亚共析钢,合金 WC= 0.01% 的工业纯铁结晶过程,常温下的组织构成: F+Fe3C (P256),1.工业纯铁的结晶过程,思考:为什么会有三次渗碳体的析出?,合金:共析钢(Wc=0.77%),常温下的组织构成: P,B,H,不同放大倍数下P的显微组织,计算珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量?,6.69,WF=SK/PK =(6.690.77)/(6.690.0218)100% =88.7%W Fe3C = 188.7% = 11.3%,亚共析钢(0.4%C),常温下的组织构成: F先共析 P,L,L,Fe3C,先共析F,P,计算WC=0.4%钢中的组织组成物,W F先 = (0.770.40) / (0.770.0218) 100% = 49.5%WP = 149.5% = 50.5%,先共析F 和 P 的含量?,计算相组成物,WF = (6.690.40) / (6.690.0218) 100% = 94.3%WFe3C = 194.3% = 5.7%,铁素体 和 Fe3C 的含量?,过共析钢( 1.0%C ),L,1.0 0.77 +Fe3C,P +Fe3C,相构成:F+ Fe3C 组织构成: Fe3C+P,Fe3C,P,合金 共晶白口铁,1148发生共晶转变 LC E+ Fe3C,P+ Fe3C,K,合金 亚共晶白口铁 组织构成:P +Fe3C +Ld,合金过共晶白口铁组织构成: Fe3C+ Ld一次渗碳体p255,区别一次渗碳体、二次渗碳体和三次渗碳体(p256),一次渗碳体: 过共晶白口铸铁在液态结晶时,从铁碳合金液相中析出的渗碳体,称为一次渗碳体。一次渗碳体是从液态中析出的,长大很少受阻,所以一般比较粗大。二次渗碳体Fe3CII 铁碳合金冷却时,从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体。二次渗碳体一般沿奥氏体晶界析出,所以一般呈网状分布。三次渗碳体铁碳合金冷却时,从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。由于铁素体溶碳量很低,析出三次渗碳体很少,往往可忽略不计。,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号