材料科学基础课件第四章 节 铁碳合金与铁碳相图.pptVIP

第四章　铁碳合金与铁碳相图 Chapter 4 Iron-carbon Alloys and Iron-carbon Phase Diagram ; 铁碳合金（Iron-carbon? Alloy） 　以铁和碳为基本组元的合金。 铁碳合金类别 碳在铁碳合金中的存在形式 　　①C溶入Fe的晶格间隙中形成间隙固溶体（铁素体、奥氏体）。 　　②C与Fe作用形成化合物（Fe3C）。 　　③C以游离态（石墨）存在。 　　后两种是C在铁碳合金中的主要存在形式。 　　通常情况下，C以Fe3C形式存在，铁碳合金的基本组成相就是Fe和Fe3C。 　　本节讨论的铁碳相图是Fe-Fe3C相图。;第一节　铁碳合金的基本相 一、铁素体（Ferrite） 定义：碳溶解在体心立方晶格的? -Fe中形成的间隙固溶体。 　　 铁素体最大溶碳量（727?C时）为0.0218%，室温溶碳量为 0.008%。 　　 碳溶解在体心立方晶格的? -Fe中形成的间隙固溶体，称为? 铁 素体或高温铁素体。 符号：? 或 F。 性能：与纯铁基本相同，强度和硬度低，塑性和韧性高。 　　　 HB＝50～80， ?＝30～50%。;二、奥氏体（Austenite） 　定义：碳溶解在面心立方晶格的? -Fe中形成的间隙固溶体。 　　 奥氏体最大溶碳量（1148?C时）为2.11%，727?C时溶碳量为 0.77%。 　符号：? 或 A。 　性能：强度和硬度较低，塑性和韧性高。 　 　　　HB＝170～220， ?＝30～50%。 　　　　 相比铁素体，奥氏体可溶入更多的碳，强度和硬度更高。 三、渗碳体（Cementite） 　定义：碳和铁相互作用形成的间隙化合物。 　符号：Cm 或 Fe3C。 　性能：熔点高，硬度高，脆性大，塑性几乎为零。 　　 　　 HB＝800， ? ? 0%。;第二节　铁碳合金相图分析 一、Fe-Fe3C相图中的特性点 ;3.三条固态转变线 　　　①GS线：冷却时奥氏体转变为铁素体的临界温度线，或加热时铁素体 　　　　　　　全部转变为奥氏体的终了温度线，又标记为A3线。 　　　②ES线：碳在奥氏体（? ）中的固溶度曲线，又标记为Acm线。 　　　③PQ线：碳在铁素体（?）中的固溶度曲线。 三、Fe-Fe3C相图中的相区 　　5个单相区： L、?、?、?、Fe3C； 　　7个两相区：L＋?、L＋?、?＋?、L＋Fe3C、?＋?、?＋Fe3C、?＋Fe3C； 　　3三相区：L＋? ＋?、L＋? ＋Fe3C、? ＋?＋Fe3C，即三条水平线。;四、五种形态不同的渗碳体 一次渗碳体（Fe3CⅠ） 　在1148?C以上从液相中析出的渗碳体，呈粗大片条状。 共晶渗碳体 　在1148?C通过共晶反应生成的渗碳体，为连续的合金基体。 二次渗碳体（Fe3CⅡ） 　在727?C～1148?C从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状。 共析渗碳体 　在727?C通过共析反应生成的渗碳体，呈层片状。 三次渗碳体（Fe3CⅢ） 　在727?C以下从铁素体中析出的渗碳体，呈细小片条状。;①;;工业纯铁（wC 0.0218%）的室温组织 F＋Fe3CⅢ;;共析钢（wC= 0.77%）的室温组织 P;F;;亚共析钢（wC= 0.0218% ~ 0.77%）的室温组织 F＋P;亚共析钢（wC= 0.0218% ~ 0.77%）的室温组织 F＋P;亚共析钢的室温组织;过共析钢结晶过程示意图;过共析钢（wC= 0.77 ~ 2.11%）的室温组织 P ＋Fe3CⅡ;过共析钢（wC= 0.77 ~ 2.11%）的室温组织 P ＋Fe3CⅡ;;共晶白口铸铁（wC= 4.3%）的室温组织 Ld?;;亚共晶白口铸铁（wC= 2.11% ~ 4.3%）的室温组织 P＋ Fe3CII ＋Ld?;;过共晶白口铸铁（wC= 4.3% ~ 6.69%）的室温组织 Fe3CⅠ ＋Ld?; 铁碳合金平衡结晶后的室温组织： 　 　合金①（工业纯铁）结晶完成后的室温组织： ? ＋ Fe3CⅢ 　 　合金②（共析钢）结晶完成后的室温组织：P 　 　合金③（亚共析钢）结晶完成后的室温组织： ? ＋ P 　 　合金④（过共析钢）结晶完成后的室温组织： P ＋Fe3CⅡ 　　 合金⑤（共晶白口铸铁）结晶完成后的室温组织： Ld? 　 　合金⑥（亚共晶白口铸铁）结晶完成后的室温组织： P＋ Fe3CII ＋Ld? 　 　合金⑦（过共晶白口铸铁）结晶完成后的室温组织： Fe3CⅠ ＋Ld? 铁碳合金室温下的相组成物： ? 、Fe3C 铁碳合金室温下的组织