碳钢-中国显微图像网.PPT

铁碳相图 iron-carbon diagram 主要的内容 Fe—C合金概述 钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是现代机械制造工业中应用最广的金属材料，虽然种类很多，成分不一，其基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合金（alloys of the iron－carbon system）。 铁碳相图(iron-carbon diagram)描述了钢铁材料的成分、温度与组织（相）之间的关系，是了解钢铁材料的基础。 Fe—C合金概述 在铁碳合金中，Fe与C可以形成一系列化合物：Fe3C、Fe2C、FeC。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。 Fe-Fe3C相图 1.Fe—C合金中的组元 铁碳合金中组元：纯铁(Fe) 渗碳体（Fe3C） (1) 纯铁（Fe） 纯铁（pure iron） 纯铁固态下具有同素异构转变（allotropic transformation） 纯铁具有磁性转变（770℃磁性转变、magnetic transformation）。 纯铁的同素异构转变 纯铁的冷却曲线及晶体结构变化 概念 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在γ -Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） (2) 渗碳体(Fe3C)－A 渗碳体（cementite）是Fe—C合金中碳以化合物(Fe3C)形式出现的。 Fe3C在230℃以下具有铁磁性，常用A0表示这个临界点。 Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条状。 2. Fe—C合金中的基本相 在Fe—Fe3C相图中，Fe—C合金在不同条件(成分，温度)下，可有五（六）个基本相： L相、δ相、γ相、α相、Fe3C相、（石墨G）。 （1）液相(L) Fe与C在高温下形成的液体溶液。(ABCD线以上) （2）δ相[高温铁素体（high temperature ferrite）] Fe—C合金中的基本相 （3） 奥氏体（austenite） 奥氏体(γ或A)是C溶解于γ—Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体（austenite）。 Fe—C合金中的基本相 （4）铁素体（ferrite） 铁素体（α或F）是C溶于α－Fe形成的间隙固溶体称为铁素体（ferrite）。 （5）渗碳体（cementite） 前面已讨论过 （6） 石墨（C） 在一些条件下，碳可以以游离态石墨（graphite） (hcp)稳定相存在。所以石墨在于Fe—C合金铸铁中也是一个基本相。 3. Fe—Fe3C相图分析 如图为Fe—Fe3C相图全貌。根据分析围绕三条水平线可把Fe—Fe3C相图分解为三个部分考虑：左上角的包晶部分，右边的共晶部分，左下角的共析部分。 分析点、线、区特别是重要的点、三条水平恒温转变线 、重要的相界线 （1）Fe—Fe3C相图的点 Fe—Fe3C相图相图中的各特性点所对应的温度、成分和意义如下表： A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、N、P、S、Q各点（表2-1） （2）Fe—Fe3C相图的线 。 A.三条水平线 ①HJB--包晶转变线：（1459℃） A.三条水平线 ②ECF--共晶转变线：（1148℃）， L4.3 γ2.11+ Fe3C （LC γE+ Fe3C） 转变产物为莱氏体（ledeburite），用Ld表示。 硬、脆、无法加工 A.三条水平线 ③PSK--共析转变线(A1线):（727℃） γ0.77 α0.0218 + Fe3C （γS αP+ Fe3C） 转变产物为α和Fe3C组成的机械混合物称为珠光体（pearlite），用P表示。 塑性、韧性、硬度介于α和Fe3C之间。 B. 两条磁性转变线 ①A0线(虚线) : 渗碳体的磁性转变线，230℃以上无磁性，230℃以下铁磁性。 ② MO(A2线）： 铁素体的磁性转变线。770℃以上无磁性，770℃以下铁磁体。 A2温度又称居里点。 C. 几条重要的相界线(固态转变线) ① GS线(A3 线)： 冷却时从γ中