任務(wù)三鐵碳相圖（情景二）

1、 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊任務(wù)三任務(wù)三 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖情景任務(wù)一情景任務(wù)一分析鐵碳合金相圖中的點(diǎn)、線(xiàn)、相區(qū)； 分析鐵碳合金相圖中成分、組織性能的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系情景情景任務(wù)二任務(wù)二 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊【學(xué)習(xí)情境二學(xué)習(xí)情境二】分析鐵碳合金相圖中成分、組織分析鐵碳合金相圖中成分、組織性能的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系性能的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系能力目標(biāo)：能力目標(biāo)：學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)習(xí)任務(wù)：1.掌握鐵碳合金室溫平衡組織掌握鐵碳合金室溫平衡組織課內(nèi)實(shí)踐：課內(nèi)實(shí)踐：利用鐵碳合金相圖來(lái)分析典型鐵碳利用鐵碳合金相圖來(lái)

2、分析典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程合金的平衡結(jié)晶過(guò)程。教學(xué)方法：教學(xué)方法：引導(dǎo)文教學(xué)法引導(dǎo)文教學(xué)法1理解鐵碳合金的分類(lèi)理解鐵碳合金的分類(lèi)2.掌握每一類(lèi)的室溫平衡組織掌握每一類(lèi)的室溫平衡組織 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊學(xué)習(xí)領(lǐng)域：鐵碳合金相圖學(xué)習(xí)情境：鐵碳合金相圖工作任務(wù)：利用鐵碳合金相圖來(lái)分析典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程。具體任務(wù)：掌握鐵碳合金的室溫組織 引導(dǎo)文2. 每種鐵碳合金在室溫下的組織？4. 合金的成分、組織、性能之間的關(guān)系？1. 鐵碳合金的分類(lèi)？3. 不同鋼的平衡相變過(guò)程？ 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊

3、輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊【任務(wù)描述任務(wù)描述】鐵碳合金相圖中的組成物有哪些？它們成分、組織具有什么特點(diǎn)？鐵碳合金按什么分類(lèi)？每一類(lèi)的室溫平衡組織是什么？如何利用鐵碳合金相圖來(lái)分析典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程？ 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊根據(jù)根據(jù)含碳量和室溫組織特點(diǎn)，鐵碳合金可分為以含碳量和室溫組織特點(diǎn)，鐵碳合金可分為以下三類(lèi)：下三類(lèi)：Wc0.0218的鐵碳合金。其室溫組織為的鐵碳合金。其室溫組織為F或或F+少量少量Fe3C；具有優(yōu)良的塑性。；具有優(yōu)良的塑性。【背景知識(shí)背景知識(shí)】一、鐵碳合金的分類(lèi)一、鐵碳合金的分類(lèi)1工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵（industria

4、l pure iron） 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊0.0218Wc2.11的鐵碳合金。特點(diǎn)是高溫固態(tài)組織為奧氏體，因而易于鍛造。根據(jù)其室溫組織不同，又可分為三種：2鋼（鋼（steel）名稱(chēng)名稱(chēng)含碳量含碳量組織組織亞共析鋼（hypoeutectoid steel）0.0218Wc0.77FP共析鋼（eeutectoid steel）Wc0.77P過(guò)共析鋼（hypereutectoid steel）0.77Wc2.11PFe3C 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 特點(diǎn)特點(diǎn)是液態(tài)結(jié)晶時(shí)都有共晶轉(zhuǎn)變

5、，因此鑄造性好，是液態(tài)結(jié)晶時(shí)都有共晶轉(zhuǎn)變，因此鑄造性好，但結(jié)晶后生成萊氏體，脆性大，不宜鍛造。按白但結(jié)晶后生成萊氏體，脆性大，不宜鍛造。按白口鑄鐵室溫組織特點(diǎn)，也可分為三種口鑄鐵室溫組織特點(diǎn)，也可分為三種： 3白口鑄鐵（白口鑄鐵（white cast iron）名稱(chēng)名稱(chēng)含碳量含碳量組織組織亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵（hypoeutectic white cast iron）2.11Wc4.3PFe3CLd共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵（eutectic white cast iron）Wc=4.3Ld過(guò)共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵（hypereutectic white cast iron）4.3W

6、c6.69Fe3C+ Ld 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊鐵碳合金的分類(lèi)鐵碳合金的分類(lèi) 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊1. 1. 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 wc0.0218%0.0218%室溫平衡組織室溫平衡組織:F+ Fe:F+ Fe3 3C C 二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程二、典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊2.

7、共析鋼共析鋼 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊共析鋼的結(jié)晶過(guò)程共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊F Fe3C珠光體珠光體 500 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊3. 亞亞共析鋼共析鋼 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 亞共析鋼室溫下的組織為亞共析鋼室溫下的組織為F+P。

8、在在0.02180.77%C 范圍內(nèi)范圍內(nèi)珠珠光體的量隨含碳量增加而增光體的量隨含碳量增加而增加。加。含含0.45%C鋼的組織鋼的組織含含0.20%C鋼的組鋼的組織織含含0.60%C鋼的組織鋼的組織 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊4. 過(guò)過(guò)共析鋼共析鋼 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 過(guò)共析鋼室溫組織過(guò)共析鋼室溫組織為為P+ Fe3C 。 Fe3C量隨含碳量量隨含碳量而增加而增加

9、, , 含碳量為含碳量為2.11%時(shí)時(shí), Fe3C量量最大。最大。含含1.4%C鋼的組織鋼的組織 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊5. 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 共晶白口鐵室共晶白口鐵室溫組織為溫組織為L(zhǎng)d (P+ Fe3C), 它它是由是由P、Fe3C、Fe3C共晶共晶組成的組成的混合物混合物。PFe3C 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金

10、屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊6. 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 亞共晶白口鑄鐵室溫組織為亞共晶白口鑄鐵室溫組織為P+Fe3C+Ld，黑色，黑色的斑點(diǎn)和細(xì)條以及亮白色的基體是的斑點(diǎn)和細(xì)條以及亮白色的基體是Ld ，P呈暗呈暗黑色枝晶狀，黑色枝晶狀，F(xiàn)e3C與與Fe3C共晶共晶混成一體?；斐梢惑w。PLd 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工

11、程基礎(chǔ)模塊7. 過(guò)共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊過(guò)共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程過(guò)共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊FeFe3CSQPKGFEDCAA+ Fe3CA+FL+AFALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LdLdLd+ Fe3CLd+ Fe3CLdP+ Fe3C+LdP+ Fe3CP+FPC%溫度溫度F+ Fe3C 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊鋼鋼鐵素體鐵素體F亞共析鋼亞

12、共析鋼過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析鋼共析鋼白白 口口 鑄鑄 鐵鐵二次滲碳體二次滲碳體工工業(yè)業(yè)純純鐵鐵珠光體珠光體萊氏體萊氏體一次滲碳體一次滲碳體Fe3C鋼鋼 鐵鐵分分 類(lèi)類(lèi)組織組組織組成物相成物相對(duì)量對(duì)量%相組成相組成物相對(duì)物相對(duì)量量%含碳量含碳量% 0 0.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體三次滲碳體 1. 含碳量對(duì)室溫平衡組織的影響含碳量對(duì)室溫平衡組織的影響 三、合金三、合金成分、組織、性能之間的關(guān)系成分、組織、性能之間的關(guān)系 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模

13、塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 亞亞共析鋼共析鋼隨含碳量增加，隨含碳量增加，P量增量增加，加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。韌性下降。 0.77%C時(shí)，組織為時(shí)，組織為100% P, 鋼鋼的性能即的性能即P的性能。的性能。 0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界連續(xù)網(wǎng)為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降狀，強(qiáng)度下降, 但硬度仍上升。但硬度仍上升。 2.11%C，組織中有以，組織中有以Fe3C為為基的基的Ld,合金太脆合金太脆.2. 含碳量對(duì)鐵碳合金力學(xué)性能的影響含碳量對(duì)鐵碳合金力學(xué)性能的影響 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 切削性能切削性能: 中碳

14、鋼合適中碳鋼合適 可鍛性能可鍛性能: 低碳鋼好低碳鋼好 焊接性能焊接性能: 低碳鋼好低碳鋼好 鑄造性能鑄造性能: 共晶合金好共晶合金好 熱處理性能熱處理性能: 下章介紹下章介紹鑄鑄造造焊縫組織焊縫組織模鍛模鍛切削加工的基本形式切削加工的基本形式車(chē)車(chē)刨刨鉆鉆銑銑磨磨3. 含碳量對(duì)鐵碳合金工藝性能的影響含碳量對(duì)鐵碳合金工藝性能的影響 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊1.1.選擇材料方面的應(yīng)用選擇材料方面的應(yīng)用（1） 分析零件的工作條件分析零件的工作條件, , 根據(jù)鐵碳合金成分、根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。組織、性能之間的變

15、化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。（2）根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間）根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間 的的變化規(guī)律變化規(guī)律 , 確定選定材料的工作范圍。確定選定材料的工作范圍。【拓展延伸拓展延伸】鐵鐵碳合金相圖的應(yīng)用碳合金相圖的應(yīng)用 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊，例如做等。用途用途性能性能材料材料建筑構(gòu)件和各種型鋼需用塑性、韌性好的材料碳含量較低的鋼材機(jī)械零件需用強(qiáng)度、塑性及韌性都較好的材料碳含量適中的中碳鋼各種工具需用硬度高和耐磨性好的材料選碳含量高的鋼種電磁鐵的鐵心磁導(dǎo)率高，矯頑力低，可作軟磁材料使用純鐵拔絲模、冷軋輥、貨車(chē)輪、犁鏵、球磨機(jī)的磨球

16、等硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能鍛造，但其耐磨性好，鑄造性能優(yōu)良，適用于作要求耐磨、不受沖擊、形狀復(fù)雜的鑄件，白口鑄鐵 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊2.2.在鑄造工藝方面的應(yīng)用在鑄造工藝方面的應(yīng)用 3.3.在熱緞、熱軋工藝方面的應(yīng)用在熱緞、熱軋工藝方面的應(yīng)用4.4.在熱處理工藝方面的應(yīng)用在熱處理工藝方面的應(yīng)用 根據(jù)FeFe3C相圖可以確定合金的澆注溫度。澆注溫度一般在液相線(xiàn)以上50100。 鍛造或軋制選在單相奧氏體區(qū)內(nèi)進(jìn)行。一般始緞、始軋溫度控制在固相線(xiàn)以下100200范圍內(nèi)，終緞、終軋溫度不能過(guò)低。亞共析鋼熱加工終止溫度多控制在GS線(xiàn)

17、以上一點(diǎn)，過(guò)共析鋼變形終止溫度應(yīng)控制在PSK線(xiàn)以上一點(diǎn)，一般始緞溫度為11501250，終緞溫度為800850。 FeFe3C相圖對(duì)于制訂熱處理工藝有著特別重要的意義。一些熱處理工藝如退火、正火、淬火的加熱溫度都是依據(jù)FeFe3C相圖確定的。 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊5.5.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用制定熱加工工藝方面的應(yīng)用 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 【分組討論分組討論】：鐵碳合金：鐵碳合金相圖的應(yīng)用相圖的應(yīng)用？鐵碳合金相圖 鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程 合金成分組織性能的關(guān)系合金成分組織性能的關(guān)系 鐵碳合金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用 項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝項(xiàng)目三：金屬材料及其工藝輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊評(píng)價(jià)階段評(píng)價(jià)階段 相關(guān)知識(shí)理解自評(píng)自評(píng) 互評(píng)互評(píng) 教師點(diǎn)評(píng)教師點(diǎn)評(píng) 項(xiàng)目三：金屬材料