3-鐵碳合金相圖及應(yīng)用

1、第五章 鐵 碳 合 金 相 圖,§1相圖的相關(guān)概念§2鐵碳合金基本相 （相圖構(gòu)成）§3 合金相圖分析 §4 合金成分、組織與性能關(guān)系§5 鐵碳合金相圖應(yīng)用簡介,§1相圖的相關(guān)概念1． 組元：組成合金的最簡單、最基本，能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)稱為組元。但在所研究的范圍內(nèi)既不分解也不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定化合物也可稱為組元，如Fe3C看作一組元。2．合金系：由兩個或兩個以上組

2、元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，稱為合金系。3．相圖：用來表示合金系中各個合金的結(jié)晶過程的簡明圖解稱為相圖，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。,§2鐵碳合金基本相,一.組元的性質(zhì) ——多晶型性純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變:室溫~912℃ 體心立方（b、c、c）稱912℃~1394℃面心立方（f、c、c）稱1394℃~熔點(diǎn)體心立方（b、c、c）稱,,,二. 鐵與碳構(gòu)成的基本相,鐵素體 鐵素體是碳在 中形成的固溶體。

3、奧氏體 奧氏體是碳在 中形成的固溶體 滲碳體 滲碳體是鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物，分子式Fe3C，是鐵碳相圖中的另一個組元 。,三．特性點(diǎn)、特性線,圖4-1 Fe-Fe3C相圖,§3 鐵碳合金相圖分析,一、鐵碳合金按其含碳量及室溫組織分類 二、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析,一、鐵碳合金按其含碳量及室溫組織分類,純鐵 鋼亞共析鋼共析鋼過共析鋼 白口鑄鐵 亞共晶白口鐵

4、共晶白口鐵過共晶白口鐵,典型鐵碳合金結(jié)晶過程圖,,,圖4-2,二、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析,1.含碳0.01%的工業(yè)純鐵 2.含碳0.77%的共析鋼（合金②） 3.含碳0.40%的亞共析鋼（合金③） 4.含碳1.2%的過共析鋼（合金④） 5.含碳4.3%的共晶白口鐵(合金⑤） 6.含碳3.0%的亞共晶白口鐵(合金⑥）7.含碳5.0%的過共晶白口鐵（合金⑦）,1.含碳0.01%的工業(yè)純鐵,,,,,,圖4-3 工業(yè)純鐵結(jié)晶過

5、程,工業(yè)純鐵組織金相圖,圖4-4,2. 0.77%共析鋼結(jié)晶過程,,,圖4-5 共析鋼結(jié)晶過程示意圖,共析鋼金相組織圖,,圖4-6,3.亞共析鋼結(jié)晶過程,,,圖4-7亞共析鋼結(jié)晶過程示意圖,亞共析鋼組織金相圖,圖4-8,4.1.2%C的過共析鋼的結(jié)晶過程,,,圖4-9 過共析鋼的結(jié)晶過程,過共析鋼組織金相圖,圖4-10,鐵碳合金組織特征圖,(a) 0.01%C鐵素體500×,(c).0.77%C珠光體 500

6、15;,(b) 0.45%C鐵素體+珠光體 500×,d). 1.2%C 鐵素體+二次滲碳體 500×,圖4-11,5. 共晶白口鐵的結(jié)晶過程,,,圖4-12 共晶白口鐵的結(jié)晶過程示意圖,共晶白口鐵組織金相圖,圖4-13,6.亞共晶白口鐵結(jié)晶過程,,,圖4-14 亞共晶白口鐵結(jié)晶過程示意圖,亞共晶白口鐵組織金相圖,,圖4-15,7.過共晶白口鐵結(jié)晶過程,,,圖4-16 過共晶白口鐵結(jié)晶

7、過程示意圖,過共晶白口鐵組織金相圖,圖4-17,§4 合金成分、組織與性能關(guān)系,含碳量對平衡組織的影響 含碳量對鐵碳合金機(jī)械性能的影響,含碳量對平衡組織的影響,鐵碳合金隨含碳量增高，其組織發(fā)生如下變化：（沿F晶界分布的基片）→共析滲碳體（分布在鐵素體內(nèi)的片層狀）→ （沿A晶界呈網(wǎng)狀分布）→共晶滲碳體（為萊氏體的基體）→ （分布在萊氏體上的粗大片狀）。,,,,,,,,,,含碳量對平衡組織的影響,圖4-18 含碳

8、量對平衡組織的影響示意圖,含碳量對鐵碳合金機(jī)械性能的影響,,圖4-19含碳量對鐵碳合金機(jī)械性能的影響,§5 鐵碳合金相圖應(yīng)用簡介,1．為選材提供成分依據(jù) 2．為制定熱加工工藝提供依據(jù),1．為選材提供成分依據(jù),若零件要求塑性，韌性好，如建筑結(jié)構(gòu)和容器等，應(yīng)選用低碳鋼（0.10~0.25%C）；若零件要求強(qiáng)度、塑性、韌性都較好，如軸等，應(yīng)選用中碳鋼（0.25~0.60%C）；若零件要求硬度高、耐磨性好，如工具等，應(yīng)選用高碳鋼（0

9、.6~1.3%C）。白口鐵具有很高的硬度和脆性，應(yīng)用很少，但因其具有很高的抗磨損能力，可應(yīng)用于少數(shù)需要耐磨而不受沖擊的零件，如：拔絲模、軋輥和球磨機(jī)的鐵球等。,2.為制定熱加工工藝提供依據(jù),對鑄造：確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計(jì)鑄造性能的好壞.對于鍛造：確定鍛造溫度。對焊接：根據(jù)相圖來分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來減輕或消除組織不均勻性。對熱處理：相圖更為重要，這在下面一章中詳細(xì)介紹。,作業(yè)題：1