金属材料与热处理 第2版 课件 第四单元 铁碳合金相图.pptxVIP

第四单元铁碳合金相图

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合金相图又称合金状态图或平衡图，是表示在平衡(极其缓慢加热或冷却)

条件下，合金系中各种合金状态与温度、成分之间关系的图形。

Cuw(Ni)/%Ni

温度℃

(Cu)Ccrposition(wt%Ni)(Ni)

Compositicn(at%Ni)

Temperature(C)

CE

Daim

0.8

7.0

1.2

O.01sin

TheFinest

MCN90O

63Sn

37Pb

1.%

w(Sn)/%

708090Zn

424

97.3N98.

468°

48.9

艺术造型

878.6

螺母

弹壳

阀门

20

10

30

Cu

835°

69.8

59.8

400

900

700

600

Y

温

度

℃

(

概述

o钢铁是现代工业中应用最广泛的材料，其基本组成元素是铁和碳，故称为铁碳合金。

o普通碳钢和铸铁就属于铁碳合金的范畴，而合金钢则是有意加入一些合金元素的铁碳合金。

o为了研究铁碳合金的组织与成分、温度的关系，就必须学习铁碳合金相图。

o铁碳合金相图最早是

在1899年测定的，距今已有100多年了，但仍在不断地完善，在不同的书籍中相图中的数据可能不尽相同这是正常的。

金属材料人的“图腾”——铁碳合金相图

p

+FeGCH00

1300

1200

1100

1000

900

200fb0

Fe

温度/℃

Ld

1500

0

Y

α

模块一铁碳合金中的基本相

纯铁的同素异构转变

oα-Fey-Feδ-Fe

oBCC(912℃)FCC(1394℃)BCC

o金属的同素异构转变为其热处理提供基础，钢能够进行多种热处理就是因为铁能够在固态下发生同素异晶转变。

1538

1394δ-Fe

X-Fe

912

α-Fe

时间

纯铁的同素异构转变

温度(℃)

一、铁碳合金中的基本相

o铁碳合金中的Fe和C可形成铁素体(F)、奥氏体(A)、渗碳体三个基本相。

o这些基本相以机械混合物的形式结合还可形成珠光体(P)和莱氏体(La)。

o铁碳合金中这些基本相和组织性能各异，其数量、形态、分布直接决定了铁碳合金的性能。

1.铁素体(ferrite)

o铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体，用符号F(或α)表示，体心立方晶格；

o虽然BCC的间隙总体积较大，但单个间隙体积较小，所以它的溶碳量很小，最多只有0.0218%(727℃时),室温时几乎为0,因此铁素体的性能与纯铁相似，硬度低而塑性高，并有铁磁性。

铁原子●碳原子

o铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好，而强度、硬度低。

oA=30%~50%,KU=128~160JRm=180~280MPa50~80HBW。

o铁素体的显微组织与纯铁相同，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒。

o在亚共析钢中铁素体呈白色块状分布，但当含碳量接近共析成分时，铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围。

金相检验

2.奥氏体(Austenite)

o奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，用符号A(或γ)表示，面心立方晶格；

o虽然FCC的间隙总体积较小，但单个间隙体积较大，所以它的溶碳量较大，最多有

2.11%(1148℃时),727℃时为0.77%。

铁原子●碳原子

o在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为727~1394℃,故奥氏体的硬度低、塑性较高，通常在对钢铁材料进行热变形加工，如锻造、热轧等时，都应将其加热成奥氏体状态，所谓“趁热打铁”正是这个意思。

oRm=400MPa,170~220HBW,A=40%~50%。

o奥氏体还有一个重要的性能，就是它具有顺磁性，可用于要求不受磁场的零

件或部件。

o奥氏体的组织与铁素体相似，但晶界较为平直，且常有孪晶存在。

3.渗碳体(Cementite)

o渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构

的金属化合物，用化学分子式Fe3C表示。

o碳质量分数Wc=6.69%,熔点为

1227℃。

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