材料科及学基础第七章2.1.ppt

7.3.8 二元合金相图分析实例I 重点：铁碳相图 1.工业纯铁以Wc=0.01%的合金为例 转变过程： L→L+δ→δ→δ+γ→γ→α+γ→α→ α+ Fe3CⅢ 匀晶转变＋多晶型转变＋脱溶沉淀 室温组织为： α+ Fe3CⅢ Fe3CⅢ最多为0.33% 工业纯铁室温组织图（200×） 2.钢 钢(steel)：是含碳量在(Wc=0.0218～2.11%)之间的Fe－C合金。 其特点是： 高温组织为单相的γ，具有很好的塑性。因而可以进行锻造、轧制等压力加工。根据其室温组织的不同，碳钢（carbon steel）又可分为： 共析钢（eutectoid steel）：Wc=0.77% 亚共析钢（hypoeutectoid steel）：Wc=0.0218～0.77% 过共析钢（hypereutectoid steel）：Wc=0.77～2.11% （1）共析钢（Wc=0.77%）的结晶过程 结晶过程如下： L→L+γ→γ→P+γ→P（α+ Fe3C） 匀晶转变＋共析转变＋脱溶沉淀 室温组织为P(α+Fe3C)，P呈层片状，是α和Fe3C的层片交替重叠的机械混合物。如图中的白色片状为α，黑色片状为Fe3C。 冷却曲线 共析钢的室温组织（500×） （2）亚共析钢的结晶过程 (合金Ⅰ Wc=0.40%) 过程如下： L→L+δ→L+δ+γ→L+γ→γ→α+γ →α+P+γ→α+ P （析出Fe3CⅢ） 匀晶转变＋包晶转变＋共析转变＋脱溶沉淀 室温组织为：α+ P 如图中的白色为α，黑色片状为P。 特别需注意：①室温组织为α+ P，由于α是发生在共析转变之前，我们称为先共析铁素体。②共析转变之前α+γ和的相对量(即共析转变后α和P的相对量)可通过杠杆法则来计算。 冷却曲线 亚共析钢的室温组织（200×） （3）过共析钢的结晶过程（Wc=1.2%） 过程如下：L→L+γ→γ→γ+Fe3CⅡ →P + Fe3CⅡ 匀晶转变＋共析转变＋脱溶沉淀 室温组织为：P+ Fe3CⅡ，如图中的白色为网状Fe3CⅡ，暗黑色为P。 冷却曲线： 过共析钢的室温组织（500×） 3、白口铸铁 白口铸铁（white cast iron）是含碳量在Wc=2.11～6.69%之间的Fe、C合金。其特点液态合金结晶时都发生共晶反应，液态时有良好的流动性，因而铸铁都具有良好的铸造性能。但因共晶产物是以Fe3C为基的莱氏体组织，所以性能很脆。它们的断口呈银白色，故称为白口铸铁。根据白口铸铁室温组织不同，可分为三种： 共晶白口铸铁（eutectoid cast iron）：Wc=4.30% 亚共晶白口铸铁（hypoeutectoid cast iron）：Wc=2.11～4.30% 过共晶白口铸铁（hypereutectoid cast iron）：Wc=4.30～6.69% 上述Wc=2.11%具有重要的意义，它是钢和铸铁(生铁)的理论分界线。 共晶白口铸铁组织图（200×） 亚共晶白口铸铁组织图（200×） 过共晶白口铸铁 过程如下： L→L+Fe3CⅠ→Fe3CⅠ+ Ld→Fe3CⅠ+ L’d 匀晶反应＋共晶转变＋脱溶转变＋共析反应 过共晶白口铸铁组织图（200×） 注意区别组织中的渗碳体 一次渗碳体 Fe3CⅠ：由液态直接结晶出。 共晶渗碳体 Fe3C：共晶反应产生的。 共析渗碳体 Fe3C：共析转变产生的。 二次渗碳体 Fe3CⅡ：由奥氏体脱溶产生。 三次渗碳体 Fe3CⅢ：由铁素体中脱溶产生。 四、Wc对铁碳合金的组织和性能的影响-A 随着含碳量的增加, Fe、C合金的组织发生下列变化：α+Fe3CⅢ → α+P → P → P+Fe3CⅡ → Fe3CⅡ+L’d +P → L’d → Fe3CⅠ+ L’d 称为组织组成物 所有Fe-Fe3C合金的室温组织都是由铁素体α和渗碳体Fe3C两相组成，因此，把铁素体和渗碳体称为Fe-Fe3C合金的相组成物。 含碳量与Fe-Fe3C合金相组成物相对量、组织组成物相对量的关系 Wc对铁碳合金的组织和性能的影响-B F为软韧相，Fe3C为硬脆相，故Fe、C合金的力学性能取决于α和Fe3C两相的相对量及它们的相互分布特征。珠光体的强度比α高，比Fe3C低，而P的韧性和塑性比α低，比Fe3C高，而且P的强度随P片间距的减小而增大。 在钢中Fe3C是一种强化相，随钢中Wc的增加使Fe—C合金强度升高，当Wc