铁碳合金相图在生产实际中的应用之我见 毕业论文.docVIP

铁碳合金相图在生产实际中的应用之我见 摘要：钢和铸铁是机械工业上广泛应用的金属材料，它主要由铁和碳两种元素组成，统称为铁碳合金。铁碳合金相图是一个比较复杂的二元合金相图，不仅可以表示不同成分的铁碳合金在平衡条件下的成分、温度与组织间的关系，而且可以推断其性能与成分、温度间的关系。因此，铁碳合金相图是研究钢铁成分、组织和性能之间的理论基础，在实际生产中也是制定各种热加工工艺、选择钢铁材料的重要依据。 关键词：合金相图 分析 特性 应用 铁碳合金相图 1、简介 Fe与C可以形成一系列稳定化合物，但常见的是Fe3C，由于实际应用的钢和铸铁的含碳量不超过6%，在Fe-Fe3C的成分范围内，所以铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图。铁碳合金相图是以温度为纵坐标，含碳量为横坐标绘制的图形。铁碳合金中的基本相有纯铁、渗碳体、铁素体、奥氏体。 纯铁是过渡元素，熔点1538℃，塑性和韧性很好，但强度低。固态下可以发生异构体转变，即在1538℃时结晶为体心立方晶格的δ-Fe，温度冷却到1394℃，δ-Fe转变为面心立方晶格的γ-Fe。 渗碳体是铁和和碳形成的具有复杂结构的金属间隙化合物，用化学分子Fe3C表示，它的碳质量分数Wc=6.69%，熔点为1227℃，硬度很高，但塑性很低，伸长率接近于零，耐腐蚀。它具有一定铁磁性，居里点230℃，其转变为A0转变。 铁素体是碳溶于α-Fe中形成的的体心立方晶格的间隙固溶体，用符号F(或α)表示，它的溶碳量很小，最多只有0.0218%(727℃时)，室温时几乎为0，因此铁素体的性能与纯铁相似，硬度低而塑性高，并有铁磁性。力学性能特点塑性，韧性好，而强度，硬度低。 奥氏体是碳在γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体，用符号A(或γ)表示，它的溶碳量较大，最多有2.11%(1148℃时)，727℃时为0.77%。一般情况下,?奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为727~1394℃，故奥氏体的硬度低，塑性较高。另外奥氏体还具有顺磁性，可用于要求不受磁场的零件或部件。 2、铁碳合金合金相图分析 铁碳合金相图如图所示： 在铁碳合金相图中ABCD为液相线，AHJECF为固相线，有四个单相区：ABCD线以上为液相区，NESGN为奥氏体相区，GPQG为铁素体相区，DFKL为渗碳体相区。五个两相区：L+A、L+Fe3C、A+F、A+Fe3C及F+Fe3C。相图中各特征点的温度、成分及其含义如下表中所示。 铁碳合金相图中有三条水平线：ECF、PSK、HJB ECF水平线（1148℃）为共晶转变线，与该线成分（2.11%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共晶转变：LC → AE+Fe3C。转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号Le表示。莱氏体的组织特点为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。 PSK水平线（727℃）为共析转变线，与该线成分（0.0218%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共析转变：AS → FP+Fe3C，转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号P表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。共析转变线又称为A1线。 HJB水平线（1495℃）为包晶转变线，与该线成分（0.09%~0.53%C）对应的合金在该线温度下将发生包晶转变，转变产物为奥氏体。 此外，相图中还有三条重要的特性曲线：ES、PQ和GS ES线为C在Fe中的固溶线。在1148℃，碳的溶解度最大，为2.11%，随温度降低，溶解度下降，到727℃?时溶解度只有0.77%。所以含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃时，会从奥氏体中析出渗碳体，称为二次渗碳体，标记为Fe3CII。二次渗碳体通常沿奥氏体晶界呈网状分布ES线又称为Acm线。 PQ线为C在Fe中的固溶线。在727℃，碳的溶解度最大，为0.0218%，随温度降低，溶解度下降，到室温时溶解度仅为0.0008%。所以铁碳合金自727℃向室温冷却的过程中，将从铁素体中析出渗碳体，称为三次渗碳体，标记为Fe3CIII。因其析出量极少，在含碳量较高的合金中不予以考虑，但是对于工业纯铁和低碳钢，因其以不连续网状或片状分布于铁素体晶界，会降低塑性，所以对于Fe3CIII的数量和分布还是要加以控制。 GS线又称为A3线，它是冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。 合金的分类及组织 由相图可以看到，碳含量小于2.11%时不发生共析转变，那么碳含量小于2.11的合金称为碳素钢，大于的称为铸铁。根据相图，把铁碳合金按照碳含量划分为7种类型：WC0.0218%工业纯铁，