第二章材料的组织结构一演示幻灯片.ppt

2、二元共晶相图 当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。 以 Pb-Sn 相图为例进行分析。 Pb-Sn合金相图 成分（wt%Sn） 温度（℃） Pb Sn ⑴ 相图分析 ① 相：相图中有L、?、? 三种相, ? 是溶质Sn 在 Pb中的固溶体， ? 是溶质Pb在Sn中的固溶体。 A B ② 相区：相图中有: 三个单相区： L 、? 、? ； 三个两相区：L+? 、L+? 、? + ? ； 一个三相区：即水平线CED。 ④ 固溶线: 溶解度点的连线称固溶线。相图中的CF、DG线分别为 Sn在 Pb中和 Pb在 Sn中的固溶线。 ③ 液固相线: 液相线AEB, 固相线ACEDB. A、B分别为Pb、Sn的熔点。 A B ? 和 ? 固溶体的溶解度随温度降低而下降。 在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应. ⑤ 共晶线：水平线CED叫做共晶线。 在共晶线对应的温度下 (183 ℃) ，E点成分的合金同时结晶出C点成分的 ? 固溶体和D点成分的 ? 固溶体，形成这两个相的机械混合物： LE ? ( ?C + ?D ) A B 183 ℃ 共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。发生共晶反应的温度称共晶温度。代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。 Pb-Sn共晶组织 L+? C D A B 具有共晶成分的合金称共晶合金。共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称亚共晶合金，位于 共晶点以右的合金称过共晶合金。 凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。 L+? C D A B 最常见的共析转变是铁碳合金中的珠光体转变: ?S ? ?P+ Fe3C 。 (?—奥氏体，?—铁素体，Fe3C—渗碳体) 3、共析反应二元相图 共析反应(转变)是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同新固相的过程。共析转变也是固态相变。 S P 铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为2.11%~ 6.69%的称铸铁。 2.5.2 Fe-Fe3C相图 铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C 它都可以作为纯组元看待。 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。 Fe Fe3C Fe2C FeC C C%(at%) → 铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据。 坐标 Fe- Fe3C相图中纵坐标为温度；横坐标为碳的质量分数。横坐标上任何一点均表示一种成份的铁碳合金。 铁素体的显微组织 铁碳合金的相结构主要有固溶体和金属化合物两类。属于固溶体相的有铁素体和奥氏体，属于金属化合物相的主要为渗碳体。 （1）铁碳合金的基本组织 1)铁素体 铁素体是碳在α—Fe中形成的间隙固溶体，用F或α表示。 由于α—Fe为体心立方结构，溶碳能力较差(在727°C时碳的质量分数最大为0.0218％，随着温度的下降碳的质量分数逐渐减小，在室温时碳的质量分数为0.0008％)。 铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。其性能指标(σb=250 MPa，σs=120 MPa，硬度值为80 HBS，δ=50％，ψ=85％，αk=3000kJ／m2)几乎和纯铁相同。 0.0218% 0.0008% 一般来讲铁从不会是纯的,其中总会有杂质，工业纯铁中常含有0.10%-0.20%的杂质.这些杂质由碳、硅、锰、硫、磷、氧等十几种元素所组成。纯铁的塑性较好，强度较低，具有铁磁性，所以除在电机工业中用做铁芯材料外，在一般的机器制造中很少应用，常用的是铁碳合金。 由于γ—Fe为面心立方结构，γ–Fe的溶碳能力较强，在727℃时碳的溶解度为0.77%，随着温度的升高，溶解度增大，到1148℃时达到最大2.11%，固溶强化效果较明显。 2）奥氏体 奥氏体是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，用A或γ表示。 0.77% 2.11% 奥氏体是存在于727℃～1538℃下的高温组织，强度、硬度较高（σb=400Mpa，160-200HBS），塑性、韧性很好（δ=40～50%），特别适宜于进行压力加工。因此，大多数钢材在塑性成形加工时，都要加热到高温奥氏体状态。 奥氏体的显微组织照片 2）奥氏体 铁与碳形成的金属化合物称为渗碳体，用符号Fe3C表示。 渗碳体的复杂晶格结构 渗碳体的溶解度为6.69%，熔点为1227℃，不发生同素异构转变，硬度很高，而塑性、韧性极差。不能单独使用，但是碳