大一工程材料___第三章鐵碳相圖專題講解.ppt

1、,討論題1,畫出鐵碳相圖，標(biāo)明C、S、P、E、F點(diǎn)的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及ECF、PSK線的溫度，標(biāo)明各相區(qū)。 畫出純鐵的冷卻曲線，并說(shuō)明它的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 說(shuō)明鐵碳合金中各相的本質(zhì)，指出-Fe與相，-Fe與相的區(qū)別。 寫出相圖中C、S兩點(diǎn)進(jìn)行相變的反應(yīng)式，指出各是什么反應(yīng)，說(shuō)明其相變特點(diǎn)；說(shuō)明ECF、PSK、ES、GS各線的意義。 什么 是相？什么是組織？什么是組織組成物？相和組織有什么關(guān)系？下面所列哪些是相？哪些是組織？哪些是組織組成物： F、P、Ld、A、F+P、Fe3C、 Ld+ Fe3C、 Fe3C,(1) 奧氏體A() 碳溶于-Fe中形成的固溶體，面心立方，強(qiáng)度低, 塑性好。 (2) 鐵素

2、體F( )碳溶于 Fe中形成的固溶體，體心立方，強(qiáng)度、硬度低, 塑性、韌性好。 (3) 滲碳體Fe3C(Cm) 金屬化合物。成分固定,為6.69%C。 性質(zhì)硬而脆。是鐵碳合金的強(qiáng)化相。,3.2 鐵碳相圖,3.2.1 鐵碳合金的基本相,滲碳體Fe3C(Cm)是鐵碳合金中最重要的強(qiáng)化相，它的數(shù)量、分布、形態(tài)等都對(duì)材料的機(jī)械性能有很大影響。根據(jù)生成條件不同可分為： Fe3C：直接從液體中結(jié)晶出來(lái)的，條、塊狀； Fe3C：從奧氏體中析出的，易聚集在晶界上； Fe3C：從鐵素體中析出的，粒狀，量少； 共晶Fe3C：共晶反應(yīng)產(chǎn)物，作為基體； 共析Fe3C：共析反應(yīng)產(chǎn)物，呈片狀；,3.2.1 鐵碳合金的基本

3、組織 （基本的機(jī)械混合物、基本相組成方式）,萊氏體：共晶產(chǎn)物，1148進(jìn)行， L ( + Cm )（Ld）,珠光體：共析產(chǎn)物， 727進(jìn)行， ( +Cm ) （P）,3.2.2 Fe-Fe3C相圖分析(點(diǎn)、線、區(qū)，組成相）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,奧+鐵,鐵素體+滲碳體,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,d,液+d,奧+d,液體,液+奧

4、,A,B,N,J,奧氏體,A3,A1,Acm,鐵碳合金分類,3.2.2 Fe-Fe3C相圖分析（共晶部分）,共晶: L (A+Fe3C) Ld,3.2.2 Fe-Fe3C相圖分析（共析部分）,共析: A (F+Fe3C) P Ld Ld,3.2.2 Fe-Fe3C相圖分析（各組成相的組織形態(tài)）,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光體,奧+鐵,鐵 + 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊

5、氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,3.2.3 典型合金結(jié)晶過(guò)程1. 共析鋼的結(jié)晶過(guò)程(含碳0.77%珠光體)珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的片層狀共析體。其中鐵素體約占80%，滲碳體約占12%。,3-7 Fe- Fe3C,P,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光體,奧+鐵,鐵 +

6、 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,1,2,3,1,2,3,3,2.亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程含碳量為0.02%0.77%。鐵素體+珠光體組織。,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,

7、珠光體,奧+鐵,鐵 + 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,1,2,3,4,1,2,3,4,3. 過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程含碳在0.77%2.1%之間的鐵碳合金。珠光體+滲碳體。,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,12

8、27,0.77,2.11,4.3,珠光體,奧+鐵,鐵 + 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,Fe3C,Fe3C,1,2,3,4,1,2,3,4,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4

9、.3,珠光體,奧+鐵,鐵 + 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,L,Ld,Ld,1,2,1,2,2,1,4.共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程,5. 亞共晶(白口)鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程含碳量為2.1%4.3%之間的鐵碳合金。室溫組織為P+Fe3C+Ld 。,0.02,6.69,500,600,700,800,900,1000,1

10、100,1200,1300,1400,1500,1600,T,1227,0.77,2.11,4.3,珠光體,奧+鐵,鐵 + 珠,滲碳體II +珠光體,奧氏體+ 滲碳體II,液體+奧氏體,液體 +滲碳體,液體,奧氏體+滲碳體II +萊氏體,滲碳體+萊氏體,滲碳體 +低溫萊氏體,珠光體+滲碳體II +低溫萊氏體,萊氏體,低溫 萊氏體,G(913 ),727,1148,鐵素體,A(1538 ),S,P,E,C,K,F,D,奧氏體,A3,A1,Acm,1,2,3,1,2,3,3.3.1 判斷合金的組織根據(jù)相圖可以判斷在溫度緩慢變化條件下，任一成分的合金在某個(gè)溫度時(shí)的組織是由哪些相組成的，各相的化學(xué)成分

11、以及各相所占的比例。,3.3 相圖的應(yīng)用,鐵碳合金室溫組織比例圖,100%,F,Fe3C,Fe3C,P,Ld,0,0.77,2.11,4.3,6.69,C%,1. 單相固溶體固溶體的強(qiáng)度、硬度高于純金屬，固溶度越高，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性一般隨固溶度增加而下降。,3.3.2 根據(jù)相圖分析機(jī)械性能,溶劑晶格畸變亦使其電阻增大，所以，高電阻合金都是固溶體合金。單相固溶體在電解質(zhì)中不會(huì)象多相固溶體那樣構(gòu)成微電池，故單相固溶體合金的耐蝕性較高。,B%,A,B,sb HB,B%,A,B,3必須指出，雙相合金，特別是含共析體和共晶體的合金的機(jī)械性能，與其組織的細(xì)密程度有關(guān)。組織細(xì)密、強(qiáng)度、硬度升高。,

12、2. 兩相混合物當(dāng)合金為兩相混合物時(shí)(如P、P+F等)。合金的性能大致為兩相的體積加權(quán)平均值。=1V1+2V2HB=HB1V1+HB2V2,3. 碳鋼的機(jī)械性能,鐵素體 珠光體 滲碳體,1. 相圖與材料工藝性的關(guān)系(1) 鑄造工藝性有較好的流動(dòng)性，產(chǎn)生分散縮孔(縮松)的傾向小。共晶或近共晶合金,3-23 ,集中縮孔,分散縮孔,縮孔傾向,流動(dòng)性,3.3.3 相圖與加工工藝之間的關(guān)系,(2) 鍛壓工藝性鍛壓要求材料有較好的塑性和較小的變形抗力(強(qiáng)度)。奧氏體區(qū)好,2. 制定工藝參數(shù)相圖是制定熱加工及熱處理工藝參數(shù)的重要依據(jù)。,補(bǔ)充題（是非題）,過(guò)冷是結(jié)晶的必要條件，它能保證結(jié)晶過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。 金屬結(jié)晶時(shí)，增大過(guò)冷度可以細(xì)化晶粒。 金屬多晶體是由許多結(jié)晶位向相同的單晶體所構(gòu)成。 金屬理想晶體的強(qiáng)度比實(shí)際晶體的強(qiáng)度高得多。 材料的E值越大，其塑性越差。,材料硬度越低，其切削加工性能就越好 測(cè)量淬火鋼及某些表面硬化件的硬度時(shí)，一般應(yīng)用HRC。 鑄造合金常選用共晶或接近共晶成分的合金。 過(guò)共晶合金發(fā)生共晶反應(yīng)的液相成分與共晶合金成分是一致的。 珠光體是單相組織。,思考題,從原子結(jié)合的觀點(diǎn)來(lái)看，金屬、陶瓷、高分子材料有何主要區(qū)別？在性能上有何表現(xiàn)？ 在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)晶粒金屬材料往往具有較好的常溫力學(xué)性能，試從過(guò)冷度對(duì)結(jié)晶基本過(guò)程的影響，分析細(xì)化晶粒、提高金