金屬材料與熱加工工藝課件

第三章鐵碳合金相圖第一節(jié)鐵碳合金的組元及基本相第二節(jié)Fe-Fe3C相圖第三節(jié)含碳量對碳鋼組織與性能的影響第一節(jié)鐵碳合金的組元及基本相一、純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變(重結(jié)晶)1394°C912°Cbccfccbcc

δ-Feγ-Feα-Fe純鐵的力學(xué)性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好，一般不用于結(jié)構(gòu)件。磁性轉(zhuǎn)變：770°C以上無磁性770°C以下有磁性二、鐵碳合金中的基本相Fe和CL相：液態(tài)下無限互溶、成分均勻固溶體相：C溶于Fe中形成F、A等金屬化合物相：Fe與C化合形成Fe3C鐵碳合金中的組元：Fe、C鐵碳合金中的相：液相L、α、γ和δ固溶體、

Fe3C金屬化合物在鐵碳合金中碳既可溶入α–Fe、γ-Fe，也可以溶入δ-Fe，形成不同的固溶體。1）鐵素體體心立方結(jié)構(gòu)碳溶于a-Fe中形成的間隙固溶體,以F或α表示；鐵素體的組織為多邊形晶粒，其力學(xué)性能幾乎與純鐵相同。鐵素體鐵素體的溶碳能力很低，為體心立方晶格；2）奧氏體:碳溶于

-Fe中的間隙固溶體；用A或表示。面心立方晶格，溶碳能力比鐵素體大；組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，鋼材熱加工都在區(qū)進(jìn)行。奧氏體面心立方結(jié)構(gòu)3、滲碳體（Fe3C）定義：鐵與碳形成的金屬化合物，是鋼鐵中的強(qiáng)化相，高溫下可分解，F(xiàn)e3C→3Fe+C(石墨)

。特點(diǎn)：含碳量為6.69%，晶格構(gòu)造十分復(fù)雜。性能很硬很脆，而塑性和韌性極低，伸長率和沖擊韌性幾乎為零，在鋼中主要起強(qiáng)化作用，不能單獨(dú)應(yīng)用。第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：

Fe3C、

Fe2C、FeC，它們都可以作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時，合金太脆，已無實(shí)用價值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。FeFe3CFe2C

FeCCC%(at%)→一、Fe-Fe3C相圖的建立1.配制不同成分的鐵碳合金，加熱后緩慢地冷卻，記錄數(shù)據(jù)，繪制它們的冷卻曲線（時間、溫度）；2.從冷卻曲線上找出臨界點(diǎn)，并畫到成分—溫度坐標(biāo)中；3.相同意義的點(diǎn)連接起來。Cu-Ni合金相圖的建立過程

Fe-Fe3C

相圖Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe

Fe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)二、鐵碳合金金狀態(tài)圖的分分析1.特性點(diǎn)點(diǎn)?????LJNG

+Fe3C

+Fe3CL+Fe3CL+

+

(3)鋼、、鐵分界點(diǎn)點(diǎn)E（2.11%C）(1)共晶晶點(diǎn)C1148℃℃,4.3%C共晶成分反反應(yīng)式式：Lc→(AE+Fe3C)共晶體，即即高溫萊氏氏體Ld;(2)共析點(diǎn)S727℃0.77%C共析成分反反應(yīng)應(yīng)式:As→(Fp+Fe3C共析)共共析體，，即珠光體體;⒉特征線線⑴液相線—ABCD，固相線線—AHJECF⑵三條水平線線：LJNG

+Fe3C

+Fe3CL+Fe3CL+

+

727℃⑶其它相線GS,GP—?固溶體轉(zhuǎn)變變線,GS又稱A3線。HN,JN—δ?固溶體轉(zhuǎn)變變線，ES—碳在-Fe中的固溶溶線。又稱Acm線。PQ—碳在-Fe中的固溶溶線。LJNG

+Fe3C

+Fe3CL+Fe3CL+

+

⑶三個個三相區(qū)區(qū)：即HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三條水平平線⒊相區(qū)區(qū)⑴五個個單相區(qū)區(qū)：L、、、、Fe3C⑵七個兩相相區(qū):L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C4.鐵鐵碳合金金分類（1）工工業(yè)純純鐵<0.0218%C亞共析析鋼<0.77%C（2））碳鋼共共析析鋼0.77%C過共析析鋼>0.77%C亞共晶晶白口口鑄鐵鐵<4.3%C（3））白口鑄鑄鐵共共晶白白口鑄鑄鐵4.3%C過共晶晶白口口鑄鐵鐵>4.3%C三、典典型鐵鐵碳合合金的的結(jié)晶晶過程程11珠光體1)共析鋼鋼的結(jié)結(jié)晶過過程室溫組組織為為：P（F+Fe3C）112)亞共析鋼的的

結(jié)晶過過程L→L+A→A→→A+F先共析AS(0.77%C)→P室溫組織為為：P+F亞共析鋼室室溫下的組組織為F+P。在0.0218~0.77%C范圍內(nèi)珠光體的量量隨含碳量量增加而增增加。含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織利用杠桿定定律，可以以計算出含含碳量為0.40%的亞共析鋼鋼，在室溫溫下組織組組成物和相相組成物的的相對含量量。113)過共析鋼的的結(jié)晶過程程含1.4%C鋼的組織室溫組織：：P+Fe3CⅡ11補(bǔ)充：工業(yè)業(yè)純鐵的結(jié)結(jié)晶過程4）共晶白口口鐵結(jié)晶過過程L共晶反應(yīng)→→Ld（AE+Fe3C共晶）AE→Fe3CⅡ剩余A為ASAS→P(FP+Fe3C)室溫組織為為：Le‘115）亞共晶白白口鐵的結(jié)結(jié)晶過程室溫組織為為P+Fe3CⅡ+Le’。116）過共晶白白口鐵的結(jié)結(jié)晶過程室溫組織為為：Fe3CⅠ+Le‘Le‘（P+Fe3C共晶+Fe3CⅡ）11一、含碳碳量對碳鋼鋼室溫平衡衡組織的影影響含碳量與緩緩冷后相及及組織組成成物之間的的定量關(guān)系系為：鋼鐵素體亞共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析鋼白口鑄鐵二次滲碳體工業(yè)純鐵珠光體萊氏體一次滲碳體Fe3C鋼鐵分類組織組成物相對量%相組成物相對量%含碳量%00.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體第三節(jié)含含碳量對對碳鋼組織織與性能的的影響11二、含碳碳量對力學(xué)學(xué)性能的影影響亞共析鋼隨含碳量增增加，P量增加，鋼的強(qiáng)度、、硬度升高高，塑性、、韌性下降降。0.77%C時，組織為100%P,鋼的性能即即P的性能。＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ為晶界連續(xù)續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度度下下降降,但硬硬度度仍仍上上升升。。＞2.11%C，組織織中中有有以以Fe3C為基的Le’,合金太脆.三、含碳量量對工藝性能能的影響①切削性能:中碳鋼合適②可鍛性能:低碳鋼好③焊接性能:低碳鋼好④鑄造性能:共晶合金好⑤熱處理性能:第四章介紹鑄造焊縫組織模鍛切削加工的基本形式車刨鉆銑磨四、鐵碳合金金相圖的應(yīng)用用1.選材料方面的的應(yīng)用；2.制定熱加工工工藝方面的應(yīng)應(yīng)用在鑄造生產(chǎn)方方面，根據(jù)相相圖可以確定定鑄鋼和鑄鐵鐵的澆注溫度度。在鍛造造生產(chǎn)產(chǎn)方面面，可可確定定始鍛鍛、終終鍛溫溫度。。在焊接接方面面，可可分析析碳鋼鋼的焊焊接組組織。。對熱處處理來來說，，可確確定加加熱范范圍。。9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。21:54:3521:54:3521:5412/29/20229:54:35PM11、以以我我獨(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2221:54:3521:54Dec-2229-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。21:54:3521:54:3521:54Thursday,December29,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2221:54:3521:54:35December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20229:54:35下午午21:54:3512月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月229:54下午午12月-2221:54December29,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/2921:54:3521:54:3529December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時時，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。9:54:35下午午9:54下午午21:54:3512月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。21:54:3521:54:3521:5412/29/20229:54:35PM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2221:54:3521:54Dec-2229-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對對圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。21:54:3521:54:3521:54Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:54:3521:54:35December29,202214、意志堅強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20229:54:35下下午21:54:3512月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December29,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2921:54:3521:54:3529December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來來秋。。。9:54:35下下午9:54下下午午21:54:3512月月-229、楊柳散散和風(fēng)，，青山澹澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱讀一切切好書如同同和過去最最杰出的人人談話。21:54:3621:54:3621:5412/29/20229:54:36PM11、越是沒有本本領(lǐng)的就越加加自命不凡。。12月-2221:54:3621:54Dec-2229-Dec-2212、越越是是無無能能的的人人，，越越喜喜歡歡挑挑剔剔別別人人的的錯錯兒兒。。21:54:3621:54:3621:54Thursday,Decembe