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清华大学《工程材料》48学时讲稿6/24 铁碳合金Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不同。1．铁素体2．奥氏体3．渗碳体1．Fe- Fe3C相图中的特性点4-14是Fe- Fe3C相图。图中各点的温度、含碳量及其意义示于表4-1中。Fe- Fe3C相图中的特性点均采用固定的字母表示。2．Fe-Fe3C相图中的特性线ABCD线为液相线，AHJECFD为固相线，ES线是碳在γ-Fe中的固溶度曲线，又叫作Acm线。PQ线是碳在α-Fe中的固溶度曲线。GS线是冷却过程中，由奥氏体中析出铁素体的开始线，或者是加热时，铁素体溶入奥氏体的终止线，GS线又叫作A3线。4-15所示。1．共析钢的结晶过程分析4-15中，合金①是共析钢，其结晶过程示于图4-16。2．亚共析钢的结晶过程分析4-15中的合金②是亚共析钢，其结晶过程如图4-17所示。3．过共析钢的结晶过程分析4-15中的合金③是过共析钢，其结晶过程如图4-18所示。4．共晶白口铁的结晶过程分析4-15中的合金④是共晶白口铁，图4-19是其结晶过程示意图。5．亚共晶白口铁的结晶过程分析4-15中的合金⑤是亚共晶白口铁，其结晶过程如图4-20所示。1．含碳量对铁碳合金平衡组织的影响4-21所示。2．含碳量对机械性能的影响4-22所示为含碳量对钢的机械性能的影响。3．含碳量对工艺性能的影响HB200左右，切削加工性能最好。含碳量过高或过低，都会降低其切削加工性能。第五节 二元陶瓷相图4-23是ZrO2—SiO2系的相图，下面以此相图为例对陶瓷相图进行分析。L、α、ZrSiO4、SiO2，其中α相为以ZrO2为基的固溶体，由Si4+与Zr4+等价置换而形成；ZrSiO4（锆莫石）是不稳定化合物。此系统有两个恒温反应： 共晶反应： 从图中可以看出： 1．成分在0～D`范围内，只发生匀晶反应（L Si4+等价置换Zr4+，形成以ZrO2为基的固溶体。其室温组织为α相。2．成分在d～p范围内，高温从熔体中析出α，冷却到DPB包晶温度时，发生包晶反应：ZrSiO4。3．成分在p～B范围内，高温从熔体中析出α，在包晶温度下发生包晶反应，包晶反应完成后有剩余L相，此时组织为（L＋ZrSiO4）。在后来的冷却过程中，L相中析出ZrSiO4（锆莫石）。温度降到E点时，发生共晶反应： ZrSiO4）＋共晶体（锆莫石＋石英）。4．成分在B～C范围内，首先从液相中析出α相或SiO2，然后在E点温度发生共晶反应： ZrSiO4）＋共晶体（锆莫石＋石英）或石英（SiO2）＋共晶体（锆莫石＋石英）。