工程材料鐵碳合金的結(jié)晶_第1頁(yè)
工程材料鐵碳合金的結(jié)晶_第2頁(yè)
工程材料鐵碳合金的結(jié)晶_第3頁(yè)
工程材料鐵碳合金的結(jié)晶_第4頁(yè)
工程材料鐵碳合金的結(jié)晶_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩49頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

工程材料鐵碳合金的結(jié)晶第一頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日三、鐵碳合金的結(jié)晶鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵,是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。含碳量為0.0218%~2.11%的稱(chēng)鋼。含碳量為2.11%~6.69%的稱(chēng)鑄鐵。第二頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日Fe1234566.69C%140012001000800600400200溫度

/℃CEFDBAJNSGPKQγ+δγL+δδL+γγ+αL+Fe3Cγ+Fe3Cα+Fe3CαHFe-Fe3C相圖

鐵碳合金相圖是研究平衡條件下鐵碳合金的成分、溫度和組成相之間的關(guān)系及其變化規(guī)律的圖形。第三頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日鐵碳相圖需要掌握知識(shí)點(diǎn)相圖中重要的點(diǎn)、線和相區(qū)。相圖中的重要轉(zhuǎn)變及產(chǎn)物。分析典型成分鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程,分析室溫下得到的相和組織組成物。會(huì)用杠桿定律計(jì)算室溫下相和組織組成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。鐵碳合金的成分-組織-性能關(guān)系及其應(yīng)用。第四頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日金屬的多晶型(同素異構(gòu)現(xiàn)象)多晶型轉(zhuǎn)變(同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變)純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1394℃912℃δ-Fe

γ-Fe α-Febccfccbcc符合形核、長(zhǎng)大的結(jié)晶規(guī)律固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力范圍內(nèi),具有二種或二種以上晶格結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變過(guò)程恒溫、可逆純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變工業(yè)純鐵中常含有<0.0218%的碳及其它雜質(zhì)。

§1純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變第五頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日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(shí),合金太脆,已無(wú)實(shí)用價(jià)值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→第六頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日1.鐵碳合金的組元⒈組元:Fe、Fe3C⒉鐵碳合金的相(1)液相L(2)δ相:高溫鐵素體,在1394℃以上存在

§2鐵碳合金的相和組織組成第七頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日鐵素體(F或α):碳溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體晶格結(jié)構(gòu):bcc最大溶解度:0.0218%(727℃),室溫下僅為0.0008%。性能組織:σb=180~230MPa

σ0.2=100~170MPa

HBS=50~80

δ=30%~50%

ψ=70%~80%

ak=160~200J/cm2δ-鐵素體(δ):碳溶于δ-Fe中所形成的間隙固溶體

最大溶解度:0.09%(1495℃)

§2鐵碳合金的相和組織組成鐵素體的組織為多邊形晶粒,性能與純鐵相似。第八頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日奧氏體(A或γ):碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體晶格結(jié)構(gòu):fcc最大溶解度:2.11%(1148℃)(高溫組織)性能組織:

σb≈400MPa

HBS=170~220

δ=40%~50%

組織為不規(guī)則多面體晶粒,晶界較直。高塑性、強(qiáng)度低、無(wú)磁,鋼材熱加工都在區(qū)進(jìn)行。碳鋼室溫組織中無(wú)奧氏體。奧氏體第九頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日

滲碳體(Fe3C,Cm):Fe與C所形成的金屬化合物,含碳6.69%晶格結(jié)構(gòu):復(fù)雜正交性能:σb≈35MPa

HBS=800

δ≈0

ψ≈0

硬度高,強(qiáng)度低,脆性大,塑性幾乎為零亞穩(wěn)定:Fe3C

3Fe+C(石墨)合金滲碳體:(Fe、Me)3C Fe3(C、N)或Fe3(C、B)

石墨碳晶格結(jié)構(gòu):簡(jiǎn)單六方性能:加工性能機(jī)械性能高溫第十頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日由于碳在-Fe中的溶解度很小,因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。Fe3C相根據(jù)生成條件不同有條狀、網(wǎng)狀、片狀、粒狀等形態(tài)。鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體第十一頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日

珠光體(P)F與Fe3C所形成的機(jī)械混合物(平均含碳量:0.77%)性能組織:

σb≈750MPa

HBS=180

δ≈20%~25%

ak=30~40J/cm2綜合性能第十二頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日萊氏體()高溫萊氏體:A與Fe3C所形成的機(jī)械混合物(平均含碳量:4.3%)低溫萊氏體:P與Fe3C所形成的機(jī)械混合物性能組織:為蜂窩狀,以Fe3C為基,性能硬而脆。第十三頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日

Fe-Fe3C

相圖分析FeT°Fe3CCDEF1148℃727℃LL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C6.69%C(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡA+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖(P+Fe3C)GSPQAFA+F(F+Fe3C)PP+FP+Fe3CⅡ共析相圖0.77%C0.0218%CANBHJ包晶相圖第十四頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日§3相圖中重要的點(diǎn)和線⒈特征點(diǎn)?????6.69第十五頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日⒉特征線⑴液相線—ABCD,固相線—AHJECFD⑵三條水平線:HJB:包晶線LB+δH?

J

ECF:共晶線LC?

E+Fe3C共晶產(chǎn)物是與Fe3C的機(jī)械混合物,稱(chēng)作萊氏體(Ld,Le)。第十六頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日PSK:共析線

S

?FP+Fe3C共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是

與Fe3C的機(jī)械混合物,稱(chēng)作珠光體,用P表示。珠光體L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C珠光體的組織特點(diǎn)是兩相呈片層相間分布,性能介于兩相之間。PSK線又稱(chēng)A1線。第十七頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日⑶其它相線GS,GP—

?

固溶體轉(zhuǎn)變線,GS又稱(chēng)A3線。HN,JN—δ?

固溶體轉(zhuǎn)變線。ES—碳在

-Fe中的固溶線,又稱(chēng)Acm線。PQ—碳在-Fe中的固溶線。第十八頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日⑶三個(gè)三相區(qū):HJB(L++)、ECF(L++Fe3C)、PSK(++Fe3C)三條水平線

⒊相區(qū)⑴五個(gè)單相區(qū):液相區(qū)(L):ABCD以上區(qū)域固溶體區(qū):AHNA奧氏體區(qū)():NJESGN鐵素體區(qū)():GPQ以左滲碳體區(qū)(Fe3C):DFK直線

⑵七個(gè)兩相區(qū):L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+

、+Fe3C

ABCDFENGPSKQJHA(γ)LF(α)δFe-Fe3C相圖T(℃)wC(%)FeFe3C6.69%第十九頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日§4典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程⑵鋼(0.0218~2.11%C)高溫組織為單相

①亞共析鋼

(0.0218~0.77%C)②共析鋼(0.77%C)③過(guò)共析鋼

(0.77~2.11%C)鐵碳相圖上的合金,按成分可分為三類(lèi):⑴工業(yè)純鐵(<0.0218%C)組織為單相鐵素體。第二十頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日⑶白口鑄鐵

(2.11~6.69%C)

鑄造性能好,硬而脆①亞共晶白口鑄鐵(2.11~4.3%C)②共晶白口鑄鐵(4.3%C)③過(guò)共晶白口鑄鐵(4.3~6.69%C)第二十一頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日1.工業(yè)純鐵的結(jié)晶過(guò)程第二十二頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日

隨溫度下降,F(xiàn)e3CⅢ量不斷增加,合金的室溫下組織為F+Fe3CⅢ。從鐵素體中析出的滲碳體稱(chēng)三次滲碳體,用Fe3CⅢ表示。Fe3CⅢ以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。第二十三頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日2.共析鋼的結(jié)晶過(guò)程合金液體在1-2點(diǎn)間轉(zhuǎn)變?yōu)?。到S點(diǎn)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變:

S?P+Fe3C,

全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。室溫組織為:P(F+Fe3C)第二十四頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第二十五頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日珠光體在光鏡下呈指紋狀.相變結(jié)束時(shí),珠光體中相的相對(duì)重量百分比為:珠光體中的滲碳體稱(chēng)共析滲碳體。S點(diǎn)以下,共析中析出Fe3CⅢ,與共析Fe3C結(jié)合不易分辨。室溫組織為P。珠光體QQ43219第二十六頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日室溫下,珠光體中兩相的相對(duì)重量百分比是多少?Q43219第二十七頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日3.亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程0.09~0.53%C亞共析鋼冷卻時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng).以0.4%C的鋼為例合金在4點(diǎn)以前通過(guò)勻晶—包晶—?jiǎng)蚓Х磻?yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)?。?點(diǎn),由中析出。到5點(diǎn),成分沿GS線變到S點(diǎn),

發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降,

中析出Fe3CⅢ,由于與共析Fe3C結(jié)合,且量少,忽略不計(jì).L→L+A→A→F+A先共析

AS(0.77%C)→P第二十八頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第二十九頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比,可以近似估算亞共析鋼的含碳量:

C%=P面積%×0.77%(忽略中含碳量,P面積%=QP)共析溫度下相的相對(duì)重量為:

組織組成物的相對(duì)重量為:

S’第三十頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日室溫下相的相對(duì)重量百分比為:S’室溫組織為:P+F第三十一頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織亞共析鋼室溫下的組織為F+P。在0.0218~0.77%C范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。P%=F%=第三十二頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日4.過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程合金在1~2點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

,到3點(diǎn),開(kāi)始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱(chēng)二次滲碳體,用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。溫度下降,Fe3CⅡ量增加。到4點(diǎn),

成分沿ES線變化到S點(diǎn),余下的轉(zhuǎn)變?yōu)镻。在共析溫度下Fe3CⅡ的相對(duì)量?第三十三頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程第三十四頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日過(guò)共析鋼室溫組織為P+Fe3CⅡ。Fe3CⅡ量隨含碳量而增加,含碳量為2.11%時(shí),Fe3CⅡ量最大:第三十五頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日室溫下兩相的相對(duì)重量百分比:室溫下兩組織組成物的相對(duì)重量百分比:第三十六頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日5.白口鑄鐵的結(jié)晶合金冷卻到C點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體(Ld)。Fe3C第三十七頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí),兩相的相對(duì)重量百分比為:C點(diǎn)以下,

成分沿ES線變化,共晶

將析出Fe3CⅡ。

Fe3CⅡ與共晶Fe3C

結(jié)合,不易分辨。1’2Fe3C第三十八頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日溫度降到2點(diǎn),

成分達(dá)到0.77%,此時(shí),相的相對(duì)重量:在2點(diǎn),共晶

發(fā)生共析反應(yīng),轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w,這種由P與Fe3C組成的共晶體稱(chēng)低溫萊氏體,用L’d表示.

2點(diǎn)以下,共晶體中P的變化同共析鋼。SL--->L+Ld--->Ld(A+Fe3C共晶)--->Ld(A+Fe3C共晶+Fe3CII)--->L’d(P+Fe3CII+Fe3C)第三十九頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日共晶白口鐵室溫組織為L(zhǎng)’d(P+Fe3C),它保留了共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài)特征。室溫下兩相的相對(duì)重量百分比為:第四十頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日合金在1~2點(diǎn)間析出

。到2點(diǎn),液相成分變到C點(diǎn),并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)d。2~3點(diǎn)間從中析出Fe3CⅡ,一次的Fe3CⅡ被共晶襯托出來(lái)。到3點(diǎn),轉(zhuǎn)變?yōu)镻。6亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程第四十一頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日6亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程第四十二頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日相組成物:F、Fe3C組織組成物:P+Fe3CII+L’d6亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程L’dP+Fe3CII第四十三頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日1~2點(diǎn)間從液相中析出Fe3C,這種滲碳體稱(chēng)一次滲碳體,用Fe3CⅠ表示,呈粗條片狀。到2點(diǎn),余下的液相成分變到C點(diǎn)并轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)d。DFK3Fe3C1247過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程第四十四頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日2點(diǎn)以下,Fe3CⅠ成分重量不再發(fā)生變化,Ld變化同共晶合金,其室溫組織為Fe3CⅠ+L'd。

7過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程第四十五頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日相組成物:F、Fe3C;組織組成物:Fe3CⅠ+L’d7過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程F%=

Fe3C%=

Fe3C%=

L’d%=Ld%=

第四十六頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日§5鐵碳合金成分-組織-性能的關(guān)系⒈含碳量對(duì)室溫平衡組織的影響含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關(guān)系為:鋼鐵素體亞共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶白口鑄鐵過(guò)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(lèi)組織組成物相對(duì)量%相組成物相對(duì)量%含碳量%00.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體第四十七頁(yè),共五十四頁(yè),2022年,8月28日⒉含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加,P量增加,鋼的強(qiáng)度、硬度升高,塑性、韌性下降。0.77%C時(shí),組織為100%P,鋼的性能即P的性能。>0.9%C,F(xiàn)e3CⅡ?yàn)榫Ы邕B續(xù)網(wǎng)狀,強(qiáng)度下降,但硬度仍上升。>2.11%C,組織中有以Fe3C為基的L

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論