鐵碳合金相圖干貨分享

1、1鐵碳合金相圖21 1、教學(xué)目標、教學(xué)目標 通過教學(xué)使學(xué)生掌握鐵碳合金相圖的構(gòu)成，鐵碳合金相圖分析，鐵通過教學(xué)使學(xué)生掌握鐵碳合金相圖的構(gòu)成，鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖的意義及應(yīng)用。碳合金相圖的意義及應(yīng)用。2 2、教學(xué)重點、教學(xué)重點 鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)意義，鐵碳合鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)意義，鐵碳合金的成分、組織、性能之的關(guān)系。金的成分、組織、性能之的關(guān)系。3 3、教學(xué)難點、教學(xué)難點 鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)意義，鐵碳合鐵碳合金相圖分析，鐵碳合金相圖對生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)意義，鐵碳合金的成分、組織、性能之的關(guān)系。金的成分、組織

2、、性能之的關(guān)系。 3（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（1 1）液相）液相 鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱為液相，用符號鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱為液相，用符號l l表示。表示。（2 2）鐵素體）鐵素體 碳溶于碳溶于-fe-fe中形成的間隙固溶體，用符號中形成的間隙固溶體，用符號f f表示。碳在表示。碳在-fe-fe中的中的溶解度很低，在室溫時幾乎為零（溶解度很低，在室溫時幾乎為零（0.0008%0.0008%），在），在727727時溶解度最大，時溶解度最大，為為0.0218%0.0218%。4（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（一）鐵碳合金的

3、基本組元與基本相 （2 2）鐵素體）鐵素體性能：性能： 與純鐵相似，強度、與純鐵相似，強度、硬度低，而塑性和韌性好。硬度低，而塑性和韌性好。組織：組織： 呈明亮的多邊形晶粒，呈明亮的多邊形晶粒，晶界曲折。晶界曲折。5（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（3 3）奧氏體）奧氏體 碳溶于碳溶于fefe中形成的間隙固溶體，用符號中形成的間隙固溶體，用符號a a表示。表示。 727 727 溶碳量溶碳量0.77% 0.77% 1148 1148 溶碳量溶碳量2.11%2.11%性能：有一定的強度和硬度，性能：有一定的強度和硬度， 塑性和韌性好，適于塑性和韌性好，適于 進行鍛

4、壓加工。進行鍛壓加工。組織：與鐵素體相似，組織：與鐵素體相似， 晶粒呈多邊形，晶粒呈多邊形， 但晶界較鐵素體平直。但晶界較鐵素體平直。6（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（一）鐵碳合金的基本組元與基本相 （4 4）滲碳體）滲碳體 鐵和碳形成的一種具有復(fù)雜晶格的間隙化合物，用化學(xué)分子式鐵和碳形成的一種具有復(fù)雜晶格的間隙化合物，用化學(xué)分子式fe3c fe3c 表示。表示。 滲碳體中碳的含量為滲碳體中碳的含量為6.69%6.69%，熔點為，熔點為12271227。 性能：硬度很高，脆性很大，塑性極差。性能：硬度很高，脆性很大，塑性極差。 組織：常以片狀、球（粒）狀和網(wǎng)狀等不同形態(tài)存在。組織：常以片狀、

5、球（粒）狀和網(wǎng)狀等不同形態(tài)存在。 fe3cfe3c是一個亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨，即是一個亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨，即: : fe3c 3fe fe3c 3fec(c(石墨石墨) ) 7（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（一）鐵碳合金的基本組元與基本相（5 5）珠光體）珠光體 鐵素體鐵素體f f與滲碳體與滲碳體fe3cfe3c組成的機械混合物，用符號組成的機械混合物，用符號p p表示，其中碳的表示，其中碳的含量為含量為0.77%0.77%。 性能：力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體兩者之間。性能：力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體兩者之間。（6 6）萊氏體）萊氏體 碳的含

6、量為碳的含量為4.3%4.3%的液態(tài)鐵碳合金冷卻到的液態(tài)鐵碳合金冷卻到11481148時，由液態(tài)中同時結(jié)時，由液態(tài)中同時結(jié)晶出的奧氏體晶出的奧氏體a a和滲碳體和滲碳體fe3cfe3c的機械混合物稱為萊氏體，用符號的機械混合物稱為萊氏體，用符號ldld表示。表示。在在727727以下由珠光體和滲碳體組成的機械混合物稱為變態(tài)萊氏體，用以下由珠光體和滲碳體組成的機械混合物稱為變態(tài)萊氏體，用符號符號ldld表示。表示。 性能：硬度高，塑性差。性能：硬度高，塑性差。8（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 合金相圖：在平衡條件下給定合金系中合金的成分、溫度、和組織狀合金相圖：在平衡條件下給定合金

7、系中合金的成分、溫度、和組織狀態(tài)之間關(guān)系的坐標圖形。態(tài)之間關(guān)系的坐標圖形。 合金相圖是在全面了解合金的組織隨成分、溫度變化規(guī)律，對合合金相圖是在全面了解合金的組織隨成分、溫度變化規(guī)律，對合金系中不同成分的合金進行試驗，觀察分析其在極其緩慢加熱、冷卻金系中不同成分的合金進行試驗，觀察分析其在極其緩慢加熱、冷卻過程中內(nèi)部組織的變化，繪制而成的圖形。過程中內(nèi)部組織的變化，繪制而成的圖形。 二元合金相圖：具有兩個組元的合金相圖。它是研究二元合金結(jié)晶過二元合金相圖：具有兩個組元的合金相圖。它是研究二元合金結(jié)晶過程和組織變化的簡單圖解。程和組織變化的簡單圖解。 鐵碳合金相圖：表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的

8、條件下，不同成分鐵碳合金相圖：表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化規(guī)律的簡明圖解，它是選擇材料的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化規(guī)律的簡明圖解，它是選擇材料和制定有關(guān)熱加工工藝的重要依據(jù)。和制定有關(guān)熱加工工藝的重要依據(jù)。9（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 圖中右上部分為共晶相圖圖中右上部分為共晶相圖 當兩組元在液態(tài)時無限互溶，在固態(tài)時有限互溶，而且發(fā)生共晶反當兩組元在液態(tài)時無限互溶，在固態(tài)時有限互溶，而且發(fā)生共晶反應(yīng)，所構(gòu)成的相圖稱為共晶相圖。應(yīng)，所構(gòu)成的相圖稱為共晶相圖。10（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 圖中右上部分為共晶相

9、圖圖中右上部分為共晶相圖 由一種成分固定的液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)都不由一種成分固定的液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新的固相的過程，稱為共晶反應(yīng)。相同的新的固相的過程，稱為共晶反應(yīng)。 11（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 圖中左下部分為共晶相圖圖中左下部分為共晶相圖 自某種均勻一致的固相在中同時析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完自某種均勻一致的固相在中同時析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的轉(zhuǎn)變過程，稱為共析反應(yīng)。全不同的新固相的轉(zhuǎn)變過程，稱為共析反應(yīng)。12（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點

10、相圖中的特征點（1 1）a a點點純鐵的熔點純鐵的熔點 13（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（2 2）c c點點 共晶點共晶點 14（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（3 3）d d點點滲碳體的熔點滲碳體的熔點 15（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（4 4）e e點點 碳在奧氏體碳在奧氏體中的最大溶解度中的最大溶解度 16（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析

11、 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（5 5）f f點點滲碳體的成分滲碳體的成分 17（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（6 6）g g點點-fe -fe-fe -fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點 18（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（7 7）s s點點 共析點共析點 19（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（8 8）k k點點滲碳體的成分

12、滲碳體的成分 20（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（9 9）p p點點碳在鐵素體中碳在鐵素體中的最大溶解度的最大溶解度 21（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 1 1、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的特征點相圖中的特征點（1010）q q點點600600或常溫下或常溫下碳在鐵素體中碳在鐵素體中的最大溶解度的最大溶解度 22（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線23（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-f

13、e3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線acdacd線是液相線，線是液相線，該線以上為液相，該線以上為液相，用用l l表示。表示。24（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線25（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線aecfaecf線是固相線，線是固相線，該線以下是固相。該線以下是固相。26（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線27（二）鐵碳合

14、金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線 ecf ecf線是共晶線（線是共晶線（11481148），），在相圖中，在相圖中，wc=2.11wc=2.116.696.69的鐵碳合金都要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。的鐵碳合金都要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。28（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線29（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線eses線是碳在奧氏體中的溶解度曲線。線是碳在奧氏體中的溶解度曲線

15、。 隨溫度的降低，碳在奧氏體中的隨溫度的降低，碳在奧氏體中的溶解度沿溶解度沿eses線從線從2.11%2.11%變化至變化至0.77%0.77%。 由于奧氏體中含碳量的減少，由于奧氏體中含碳量的減少，將從奧氏體中沿晶界析出滲碳體，將從奧氏體中沿晶界析出滲碳體，稱為二次滲碳體（稱為二次滲碳體（fe3cfe3c）30（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線31（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線 gsgs線是冷卻時奧氏體開始線是冷卻時奧氏體

16、開始析出鐵素體，或加熱時鐵素體析出鐵素體，或加熱時鐵素體全部溶入奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度線。全部溶入奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度線。gsgs線又稱為線又稱為a3a3線。線。32（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線33（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線 psk psk線是共析線（線是共析線（727727） pskpsk線又稱為線又稱為a1a1線。線。在相圖中，在相圖中，wc=0.0218wc=0.02186.696.69的鐵碳合金都要發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。的鐵

17、碳合金都要發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。34（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線35（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 2 2、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的主要特征線相圖中的主要特征線 pq pq線是碳在鐵素體中的線是碳在鐵素體中的溶解度曲線。溶解度曲線。 隨溫度的降低，碳在鐵素體隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度沿中的溶解度沿pqpq線從線從0.0218%0.0218%變變化至化至0.0008%0.0008%。 由于鐵素體中含碳量的減少，由于鐵素體中含碳量的減少，將從鐵素體中沿晶界析出滲碳體，將從鐵素體中沿晶

18、界析出滲碳體，稱為三次滲碳體（稱為三次滲碳體（fe3cfe3c）。）。36（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 3 3、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的相區(qū)相圖中的相區(qū)(1)(1)單相區(qū)單相區(qū) 相圖中有相圖中有f f、a a、l l和和fe3cfe3c四個單相區(qū)。四個單相區(qū)。37（二）鐵碳合金相圖分析（二）鐵碳合金相圖分析 3 3、fe-fe3cfe-fe3c相圖中的相區(qū)相圖中的相區(qū)(2)(2)兩相區(qū)兩相區(qū) 相圖中有相圖中有a+fa+f、l+al+a、f+ fe3c f+ fe3c 、l+ fe3cl+ fe3c和和a+fe3ca+fe3c五個兩相區(qū)。五個兩相區(qū)。38（三）典型鐵碳

19、合金的室溫組織與分類（三）典型鐵碳合金的室溫組織與分類 由于鐵碳合金的成分不同，室溫下將得到不同的組織。根據(jù)鐵碳由于鐵碳合金的成分不同，室溫下將得到不同的組織。根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為工業(yè)純鐵、鋼和白口合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵三種。鑄鐵三種。 1.1.工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 wcwc0.0218%0.0218%，室溫組織為，室溫組織為f f。 2.2.鋼鋼 0.0218%0.0218%wcwc2.11% 2.11% 按室溫顯微組織又分為：按室溫顯微組織又分為： 亞共析鋼亞共析鋼 0.0218% wc0.77% 0.0218% wc0.77% 組織為組織為p + fp + f 共析鋼共析鋼 wc=0.77% wc=0.77% 組織為組織為p p 過共析鋼過共析鋼 0.77%wc2.11% 0.77%wc2.11% 組織為組織為p+p+ f