第三章-鐵碳合金相圖

1、工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,工程材料與熱加工基礎(chǔ) 第三章 鐵碳合金相圖,機(jī)械工程系 金工教研室,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第三章 鐵碳合金相圖,純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 Fe C 相圖的基礎(chǔ)知識(shí)。 形成Fe - Fe3C 相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。 Fe - Fe3C 相圖的建立與分析。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鐵碳合金組織、性能的影響。 Fe - Fe3C 相圖的應(yīng)用。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第一節(jié) Fe - C相圖的基礎(chǔ)知識(shí),2.鐵與碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。,3.穩(wěn)定的化合物可以作為一個(gè)獨(dú)的組元。,4.Fe C 二元相圖。,1.純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變,工程材料與熱加

2、工基礎(chǔ)程曉宇,1.純鐵的的同素異晶轉(zhuǎn)變,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,純鐵的冷卻曲線,1394,1534,912, - Fe, - Fe, - Fe,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,2.Fe- C相圖,(6.69%C),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第二節(jié) 形成Fe - Fe3C 相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能,一.組元 * 鐵 ( ferrite ) * 滲碳體 ( Cementite ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,二.基本組織,1.鐵素體 ( F ) 碳溶于Fe中的間隙固溶 體。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,2.奧氏體 ( A ) 碳溶于-Fe中形成 的間隙固溶體。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,

3、奧氏體組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,3. 滲碳體 ( Fe3C ) 鐵與碳形成的金屬化合物。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,滲碳體組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,4.珠光體 ( P ),鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,5.萊氏體 ( Ld ),奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第 三 節(jié) Fe - Fe3C 相圖的建立與分析,一.Fe - Fe3C 相圖的建立,共晶反應(yīng)相圖,共析反應(yīng)相圖,Fe - Fe3C 相圖,Fe - Fe3C 相圖,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,L+ Fe3

4、C,6.69%C,( A+Fe3C ),Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,A+ Fe3C,( F+ Fe3C ),P,P+F,P+Fe3C,Ld,Ld+Fe3C,P+Ld+Fe3C,K,共晶相圖,共析相圖,勻晶相圖,( P+Fe3C ),Fe - Fe3C 相圖,A,C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,6.69%C,Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,P,Ld,K,( P+Fe3C ),P+Ld+Fe3C,Ld+Fe3C,P+F,P+Fe3C,( F+ Fe3C ),A+ Fe3C,L+ Fe3C,( A+Fe3C ),工程材

5、料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,Fe - Fe3C 相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,二. Fe - Fe3C 相圖的分析,五個(gè)重要的成份點(diǎn): P、S、E、C、K。 四條重要的線: EF、ES、GS、FK。 兩個(gè)重要轉(zhuǎn)變: 共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。 二個(gè)重要溫度: 1148 、727 。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,三.典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析,工業(yè)純鐵 ( ingot iron ) 共析鋼 ( eutectoid steel ) 亞共析鋼 ( hypoeutectoid steel ) 過(guò)共析鋼 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口鐵 ( e

6、utectoid white iron ) 亞共晶白口鐵( hypoeutectoid white iron ) 過(guò)共晶白口鐵( hypereutectoid white iron ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,1.工業(yè)純鐵 ( Wc 0.0218% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,2. 共析鋼 ( Wc = 0.77% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,共析鋼組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,3.亞共析鋼 ( Wc = 0.45% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,亞共析鋼組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,4.過(guò)共析鋼 ( Wc = 1.2% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,過(guò)共析

7、鋼組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,5.共晶白口鐵 ( Wc = 4.3% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,共晶白口鐵組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,6.亞共晶白口鐵 ( Wc = 3.0% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,亞共晶白口鐵組織金相圖,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,7.過(guò)共晶白口鐵 ( Wc = 5.0% ),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,過(guò)共晶白口鐵組織金相圖,組織組成物:,F ; Fe3C,F ; P,相組成物:,P = 1 WF = 57%,Fe3C = 1 - WF = 6%,0.02,0.45,0.77,6.69,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第四節(jié) 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

8、對(duì)鐵碳合金組織、性能的影響,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)平衡組織的影響。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的影響。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)工藝性能的影響。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,一.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)平衡組織的影響,二.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì) 力學(xué)性能的影響,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,三.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)工藝性能的影響,對(duì)鑄造性能的影響。 對(duì)鍛造性能的影響。 對(duì)焊接性能的影響。 對(duì)切削加工性能的影響。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,第五節(jié) Fe - Fe3C 相圖的應(yīng)用,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,一.選擇材料方面的應(yīng)用,1. 分析零件的工作條件, 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。,2. 根據(jù)鐵碳合金成分、組

9、織、性能之間 的變化規(guī)律 , 確定選定材料的工作范圍。,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,二.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,鋼鐵的冶煉,高爐 煉鐵,鑄鐵錠,生產(chǎn)鑄鐵件,煉鋼生鐵,轉(zhuǎn)爐 平爐 電爐,生產(chǎn)鋼件,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,轉(zhuǎn)爐煉鋼,平爐煉鋼,電弧爐煉鋼,工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,1.煉鐵的冶金反應(yīng)特點(diǎn):,還原反應(yīng),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,2.煉鋼的冶金反應(yīng)特點(diǎn):,氧化反應(yīng),工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇,2.沸騰鋼 ( boiling steel ) 鋼液在澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧,Wo = 0.03%0.07%,成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。機(jī)械性能不均勻, 沖擊韌 性差, 常用于要求不高的零件。,1.鎮(zhèn)靜鋼 ( killed steel )鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進(jìn)