金屬學(xué)與熱處理課件第四章 鐵碳合金.ppt

1、第四章 鐵碳合金,簡介:碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金,鐵碳合金中的碳有兩種形式:滲碳 體Fe3C和石墨.鐵碳相圖有兩種形式:Fe- Fe3C 、Fe-石墨.,4.1鐵碳合金的組元及基本相 一.純鐵 (一) 鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 熔點:1538oC. 三種同素異晶狀態(tài): -Fe(BCC), -Fe(FCC), -Fe(BCC). 1538oC-1394oC , -Fe 1394oC , -Fe -Fe A4轉(zhuǎn)變 1394oC-912oC , -Fe . 912oC, -Fe -Fe A3轉(zhuǎn)變 912oC以下, -Fe 770oC (居里點), -Fe 順磁 鐵磁 A2轉(zhuǎn)變,(二)鐵素體和奧氏體 鐵素體:碳

2、溶于鐵中的間隙固溶體,為BCC結(jié)構(gòu),表示:F或. 奧氏體:碳溶于鐵中的間隙固溶體,為FCC結(jié)構(gòu),表示:A或. (三)純鐵的性能與應(yīng)用 塑性和韌性好,強度低.,二.滲碳體 鐵和碳的間隙化合物Fe3C, 含碳量6.69%.表示Cm. 正交晶系. 硬度很高, 塑性和差.,4.2 Fe- Fe3C相圖分析,一.相圖中的點 線 區(qū)的意義,符號國際通用,不能隨便改變.,液相線ABCD, 固相線AHJECF. 五個單相區(qū): 液相區(qū)(L), 固相區(qū)(),奧氏體區(qū)(A或), 鐵素體區(qū)(F或),滲碳體區(qū)(Fe3C). 七個兩相區(qū): L+ , L+ , L+ Fe3C, + , + , + Fe3C, + Fe3C

3、.,兩條磁性轉(zhuǎn)變線: MO(鐵素體轉(zhuǎn)變), 230oC (滲碳體轉(zhuǎn)變). 三條水平線: HJB包晶轉(zhuǎn)變線, ECF共晶轉(zhuǎn)變線, PSK共析轉(zhuǎn)變線.,二.包晶轉(zhuǎn)變(HJB線) 1495oC, 液相(LB)+鐵色體(H) 奧氏體(J),三.共晶轉(zhuǎn)變(ECF水平線) 1148oC, 液相(LC) 奧氏體(E)+滲碳體區(qū)(Fe3C) 萊氏體:奧氏體+滲碳體區(qū)的混合物.塑性差.,四.共析轉(zhuǎn)變(PSK水平線) 727oC, 奧氏體(s) 鐵素體(p)+滲碳體(Fe3C) 珠光體:共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物. 用符號P表示. 共析溫度:A1表示 珠光體中鐵素體和滲碳體體的含量:WF=SK/PK W Fe3C=100%-

4、WF,五.三條重要的特性曲線 (一) GS線(A3線) 冷卻中,由奧氏體析出鐵素體的開始線.或加熱中,鐵素體溶入奧氏體的終了線. (二) ES線(ACm) 碳在奧氏體中的溶解度曲線. 二次滲碳體. (三) PQ線 碳在鐵素體中的溶解度曲線. 三次滲碳體.,4.3 鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織,分類: (按有無共晶轉(zhuǎn)變) 碳鋼 (Wc2.11%) 工業(yè)純鐵 (Wc0.0218%),七種類型: (根據(jù)組織, 按含碳量分類) 工業(yè)純鐵 (Wc0.0218%) 共析鋼 (Wc=0.77%) 亞共析鋼 (Wc=0.0218-0.77%) 過共析鋼 (Wc=0.77-2.11%) 共晶白口鐵(Wc=4.3

5、%) 亞共晶白口鐵(Wc=2.11-4.3%) 過共晶白口鐵(Wc= 4.3-6.69%),各種類型合金平衡結(jié)晶過程冷卻曲線,一. Wc=0.01%的工業(yè)純鐵,L-L+- - +(奧氏體)- - + (鐵素體) - - +Fe3CIII(三次滲碳體區(qū)),二.共析鋼,共析反應(yīng): 727oC, 0.77-0.0218+ Fe3C (P珠光體) W 0.0218 =(6.69-0.77)/(6.69-0.218)=88% W Fe3C =1-88%=12%,P (珠光體): 鐵素體()+滲碳體(Fe3C),三.亞共析鋼(Wc=0.40%),共析反應(yīng)后的與P含量:WP=5P/SP W =S5/SP,四

6、.過共析鋼(Wc=1.2%),L-L +(奧氏體)- - +Fe3CII(二次滲碳體)-P(珠光體)+Fe3CII (二次滲碳體),共析反應(yīng)后的Fe3CII與P含量: WP=4V/SV W Fe3CII =4S/SV,五.共晶白口鐵(Wc=4.3%),六.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%),L-L +(初晶奧氏體) - - - (初晶奧氏體) + Ld(萊氏體) - (初晶奧氏體) + Ld(萊氏體) + Fe3CII (二次滲碳體)-P(珠光體)+ Ld(低溫萊氏體）+Fe3CII (二次滲碳體),共晶反應(yīng),共析反應(yīng),共晶反應(yīng)后,該鑄鐵中組織組成物中， 初晶奧氏體含量：W =（4.3-3.0)/(4.3-2.11)=59.4% 萊氏體含量: W Ld =(3.0-2.11)/(4.3-2.11)=40.6%,七.過共晶白口鐵(Wc=5.0%),易混淆的概念 重結(jié)晶：在固態(tài)下的相變結(jié)晶過程。 Fe3CI(一次滲碳體)：從液相中結(jié)晶出的先共晶滲碳體。 Fe3CII (二次滲碳體)：從奧氏體中析出的次生的滲碳體。 Fe3CIII(三次滲碳體)：從鐵素體中析出的滲碳體。,4.4 含碳量對鐵彈合金平衡組織和性能