1-4铁碳合金的结构及其相图.ppt

含碳量对钢的力学性能的影响 Wc(%) H δ（ψ） ak Wc(%) ＜1.0 σ Wc(%) ＞ 1.0 σ 铁碳相图的应用 在选材方面的应用 在铸造方面的应用 在锻轧方面的应用 在焊接方面的应用 在热处理方面的应用 A B C D F E N G P S K Q J H A L F δ Fe Fe3C * * * * * * 第四节 铁碳合金的结构及其相图 ?? 铁碳合金相图分析 铁碳合金相和组织组成 纯铁及其同素异构转变 金属的多晶型性（同素异构现象） 多晶型转变（同素异构转变） 纯铁的同素异构转变 1394 ℃ 912 ℃ δ-Fe γ-Fe α-Fe bcc fcc bcc 符合形核、长大的结晶规律 固态金属在不同的温度和压力范围内，具有二种或二种以上晶格结构的现象 转变过程恒温、可逆 一、 纯铁及其同素异构转变 纯铁的同素异构转变 纯铁的成分及性能 纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%～0.20% 性能及组织： σb=180～230MPa σ0.2=100～170MPa δ=30%～50% ψ=70%～80% Ak=128～160J HBS=50～80 铁素体（F 或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体 晶格结构：bcc 最大溶解度：0.02%（727℃） 性能： σb=180～230MPa σ0.2=100～170MPa HBS=50～80 δ=30%～50% ψ=70%～80% ak=160～200J/cm2 δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体 最大溶解度：0.09%（1495℃） 二、 铁碳合金的相和组织组成 奥氏体（A 或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体 晶格结构：fcc 最大溶解度：2.11%（1148℃）（高温组织） 性能： σb≈400MPa HBS=170～220 δ=40%～50% 高塑性、无磁 渗碳体（Fe3C）：Fe 与 C 所形成的金属化合物 晶格结构：复杂正交 性能：σb≈30MPa HBS=800 δ≈0 ψ≈0 硬而脆（耐磨性好） 亚稳定： Fe3C 3Fe+C（石墨） 合金渗碳体： (Fe、Me)3C Fe3(C、N)或 Fe3(C、B) 石墨 晶格结构：简单六方 性能: 加工性能 机械性能 高温 珠光体（P） F与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%） 性能： σb≈750MPa HBS=180 δ≈20%～25% ak=30～40J/cm2 综合性能 莱氏体（ ） A与 Fe3C 所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%） 性能：硬而脆 A B C D F E N G P S K Q J H A(γ) L F(α) δ Fe-Fe3C 亚稳平衡相图 T(℃) wC（%） Fe Fe3C 4+2个单相区 7个双相区 相区 6.69% 三、 铁碳合金相图分析 A B C D F E N G P S K Q J H 1148℃ 727℃ 1495℃ A L F δ wC（%） Fe Fe3C H：0.09% 1495℃ J：0.17% 1495℃ B：0.53% 1495℃ 2.11% 4.3% 6.69% 0.77% 0.02% 0.0008% 包晶反应(0.09 ～0.53) 共晶反应(2.11 ～6.69) 共析反应(0.02 ～6.69) 基本转变 铁碳合金相图分析 A B C D F E N G P S K Q J H 1148℃ 727℃ 1495℃ A L F δ wC（%） Fe Fe3C 1538℃ 1227℃ 912℃ 2.11% 6.69% 0.02% 0.0008% 1394℃ A — Fe 熔点 D — Fe3C 熔点 N — 同素异构转变点 G — 同素异构转变点 H — c在 δ 最大溶解度点 E — c在 A 最大溶解度点 P — c在 F 最大溶解度点 Q — c在 F 中室温溶解度点 铁碳合金相图分析 J 包晶点 C 共晶点 S 共析点 重要点 A B C D F E N G P S K Q J H 1148℃ 727℃ 1495℃ A