金屬學(xué)與造船材料課件05

1、,金屬學(xué)與造船材料(5),一、鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,四、Fe-Fe3C相圖分析,二、純鐵的性質(zhì),第3章 鐵碳合金基礎(chǔ),Fe熔點(diǎn):1538, -Fe 1394 : -Fe-Fe 912: -Fe-Fe 770 :發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變,鐵素體是C溶于-Fe中的間隙固溶體，體心立方，符號為F或 奧氏體是C溶于-Fe中的間隙固溶體，面心立方，符號A或,一、鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變,二、純鐵的性質(zhì),工業(yè)純鐵的顯微組織125,鐵碳合金中的基本相中有: 鐵素體 (F) 奧氏體 (A) 滲碳體 (Fe3C),三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,相體系中成分、結(jié)構(gòu)、性能相同且與其他部分有界面隔開的均

2、勻部分。,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,鐵素體(F或)碳原子固溶在-Fe中的間隙固溶體,鐵素體的晶體結(jié)構(gòu) bcc,鐵素體的最大固溶度 0.0218% (727),鐵素體的性能和純鐵的性能差不多,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,奧氏體(A或)碳原子固溶在-Fe中的間隙固溶體,奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)fcc,奧氏體的最大固溶度2.11% (1148),是一種高溫組織，強(qiáng)度和硬度較低，但是塑性較高,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,滲碳體Fe3C鐵和碳形成的化合物,滲碳體的晶體結(jié)構(gòu) 復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu),滲碳體的力學(xué)性能特點(diǎn)：,高硬度(800HB)、低強(qiáng)度(30MPa)、高脆性(與鐵素體相比)，塑性和韌性

3、幾乎為零,組織用肉眼或借助各種不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬材料內(nèi)部的情景，包括晶粒的大小、形狀、相對數(shù)量和相對分布,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,400,2500,在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體的基底上 由于滲碳體很脆，萊氏體塑性很差組織,五種基本組織的關(guān)系,C,F,A,Fe3C,P,Ld,Ld,三、鐵碳合金中的基本相與基本組織,相圖中五個(gè)單相區(qū): 液相，固溶體，奧氏體，鐵素體，滲碳體(DFKL)。 七個(gè)兩相區(qū)： L+、L+、L+Fe3C +、+、+Fe3C +Fe3C 三條水平線: HJB-包晶轉(zhuǎn)變線 ECF-共晶轉(zhuǎn)變

4、線 PSK-共析轉(zhuǎn)變線,四、Fe-Fe3C相圖分析,A,F,A,E,S,P,Q,G,K,D,4.3,2.11,0.77,0.02,1148,1538 ,727,P,L,A,F,912,C,6.69,F,DFe3C的熔點(diǎn)。,EC在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。1148 2.11%C 鋼和鐵的分界點(diǎn)。,Ld,1、鐵碳相圖中的特性點(diǎn)及意義,A純鐵的熔點(diǎn)。,C共晶點(diǎn)，1148 4.3%C ，發(fā)生共晶反應(yīng),共晶反應(yīng)在一定的溫度下，由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相的反應(yīng)。,G 純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。 912,P C在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。727 0.02%C,1、鐵碳相圖中的特性點(diǎn)及意義,S 共析

5、點(diǎn)。 727 0.77%, 發(fā)生共析反應(yīng),共析反應(yīng)在一定的溫度下，由一定成分的固相同時(shí)結(jié)晶出一定成分的另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。,1、鐵碳相圖中的特性點(diǎn)及意義,AECF線固相線,ACD線液相線,AEA析出終了線 ECF共晶線 1148,AC析出A CD析出 Fe3C,A,L+,Fe3C,L+,F,+A,A+,A+Ld,Ld + Fe3C,2、鐵碳相圖中的特性線及意義,ES線 C在-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3C,GS線 A析出F的開始線，又稱A3線,GP線 F析出終了線。,PSK線 共析線 727,PQ線 碳在-Fe中的溶解度曲線。析出三次Fe3CIII,2、鐵碳相圖中的特性線及意義,2、鐵碳

6、相圖中的特性線及意義,工業(yè)純鐵、鋼和生鐵的分類、成分及室溫組織,3、典型鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變,1鋼,2生鐵,共析鋼: 亞共析鋼: 過共析鋼:,共晶生鐵: 亞共晶生鐵: 過共晶生鐵:,3、典型鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變,共析鋼,亞共晶白口鑄鐵,亞共析鋼,過共析鋼,共晶白口鑄鐵,過共晶白口鑄鐵,按照鐵碳相圖, 鐵碳合金在室溫下的組織都由F和Fe3C兩相組成。隨碳含量的增加, F的量逐漸變少, 由100%按直線關(guān)系變至0%(碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%C時(shí)); Fe3C的量則逐漸增多, 由0%按直線關(guān)系變至100%。 在室溫下, 碳含量不同時(shí), 不僅F和Fe3C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化, 而且兩相相互組合的形態(tài)即合金的組織也

7、在變化。 Fe3C的分布及形態(tài)：隨C% Fe3C(晶界上)P(基體上)Fe3C網(wǎng)狀（原晶界上）Ld（基體）Fe3C（長條狀）,4、鐵碳合金的化學(xué)成分、組織和性能的關(guān)系,合金含碳量 組 織 小于0.0218% 組織全部為F 等于0.77%C 組織全部為P 等于4.3%C 組織全部為Ld 等于6.69%C 組織全部為Fe3C 在上述碳含量之間, 則為相應(yīng)組織組成物的混合組織。,4、鐵碳合金的化學(xué)成分、組織和性能的關(guān)系,隨碳含量增大, 組織按下列順序變化：,含碳量對力學(xué)性能的影響,含碳量對工藝性能的影響,5、Fe-Fe3C相圖在生產(chǎn)中的應(yīng)用,在選材方面的應(yīng)用 要求塑性好、冷變形及焊接性能好的橋梁、船

8、體、鍋爐以及一些工程構(gòu)件，選用Wc2.11%)。 在鑄造工藝方面的應(yīng)用 確定合適的熔化、澆注溫度(液相線以上50-60) 合理選用鑄件成分 純金屬和共晶成分合金恒溫下結(jié)晶，流動性好、鑄造性能好。,在鍛造工藝方面的應(yīng)用 鋼處于A狀態(tài)時(shí)強(qiáng)度低、變形抗力小、塑性好，易于鍛造；一般始鍛溫度控制在固相線以下100-200，終鍛溫度亞共析鋼稍高于GS線，過共析鋼控制在ES線與A1線之間 在焊接工藝方面的應(yīng)用 為獲得均勻一致的組織，重要的焊接件需要焊后熱處理。 在熱處理工藝方面的應(yīng)用 進(jìn)行退火、正火、淬火、回火等熱處理。,6、碳鋼,思考題,何謂鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體？分別寫出它們的符號和性能特點(diǎn)。 根據(jù)Fe-Fe3C相圖，用相組成和組織組成填寫相圖各區(qū)？ 一塊低碳鋼，一塊白口鐵；它們的形狀、大小一樣，請說出有哪些簡便方