工程材料 第五章 铁碳合金相图及应用.ppt
第五章 铁碳合金相图及应用,5.1 铁碳合金基本相及基本组织5.2 铁碳合金相图分析5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系5.4 铁碳相图的应用简介,5.1 铁碳合金基本相及基本组织,（1）铁素体,（2）奥氏体,（3）渗碳体,Cm（或Fe3C）,A（或-Fe）,F（或-Fe）,一、基本相,（一）F（二）A（高温存在）（三）Fe3C 1.Fe3C 条状（白口铸铁中）2.Fe3C 网状（过共析钢中）3.Fe3C，少，可忽略不计 4.P中的Fe3C 5.Ld中的Fe3C（四）P=F+Fe3C 1.片状 2.颗粒状,5.1 铁碳合金基本相及基本组织,二、基本组织,5.2 铁碳合金相图分析,（一）工业纯铁（二）共析钢（T8钢 wc=0.77%)（三）亚共析钢（四）过共析钢（五）共晶白口铸铁（六）亚共晶白口铸铁（七）过共晶白口铸铁,按组织组成物区分的 Fe-Fe3c相图,熟铁0.04C生铁2C钢0.042C,5.2 铁碳合金相图分析,S,L+A,A,G,C,E,L,F,2.11,0.77,P,Fe,k,A,t(),wc(%),727,A+Fe3C,0.0218,A+F,F+Fe3C,Q,简化的铁碳合金相图,（一）工业纯铁结晶过程（wc=0.01%),1,2,4,3,F,5,Fe3C,5.2 铁碳合金相图分析,纯铁,纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料。,由于有高的磁导率，可作为电工材料用于各种铁芯。,同素异构转变：金属在温度（压力）改变时发生晶体结构变化的现象。,5.2 铁碳合金相图分析,P,S,Fe,727,L+A,A,k,G,C,E,A,L,F,2.11,0.77,0.0218,（二）共析钢结晶过程（T8钢 wc=0.77%),1,2,3,AsFP+Fe3C,P,t(),wc(%),F+Fe3C,Fe3C,5.2 铁碳合金相图分析,片状珠光体,球状珠光体,5.2 铁碳合金相图分析,S,L+A,G,C,E,L,F,2.11,0.77,P,Fe,k,A,727,A+Fe3C,0.0218,A+F,F+Fe3C,A,1,2,4,（三）亚共析钢结晶过程（45钢 wc=0.45%),3,t(),wc(%),Fe3C,5.2 铁碳合金相图分析,5.2 铁碳合金相图分析,S,L+A,A,G,C,E,L,F,2.11,0.77,P,Fe,k,A,727,A+Fe3C,0.0218,A+F,F+Fe3C,（四）过共析钢结晶过程（T12钢 wc=1.20%),Fe3C,1,2,4,3,t(),wc(%),Fe3C,5.2 铁碳合金相图分析,5.2 铁碳合金相图分析,共晶白口铁组织金相图,（五）共晶白口铸铁,5.2 铁碳合金相图分析,亚共晶白口铁组织金相图,（六）亚共晶白口铸铁,5.2 铁碳合金相图分析,过共晶白口铁组织金相图,（七）过共晶白口铸铁,5.2 铁碳合金相图分析,用组织组成物填写的相图,5.2 铁碳合金相图分析,2.亚共析钢:P+F,3.过共析钢:P+Fe3C,1.共析钢 P 100,5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系,P0.77CF1P,P0.77+(1P)6.69CFe3C%1P%,钢中组织组成物：,Fe3C%6.69%C%F%=1Fe3C%,铁碳合金中相组成物：F+Fe3C,5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系,二、典型合金的平衡结晶过程,5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系,5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系,120010008006004002000,0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2,300,200,100,60,50,40,30,20,10,0,24020016012080400,b/MP,H B,(%),k/(Jcm-2),HB,b,k,wc对退火碳钢力学性能的影响,wc(%),5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系,5.4 铁碳相图的应用简介,一、在选材方面的应用,建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，应选用碳含量较低的钢材。2.各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好的材料，应选用碳含量适中的中碳钢。3.各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料，应选用碳含量高的钢种。4.纯铁磁导率高，矫顽力低，可作软磁材料使用，例如做电磁铁的铁心等。5.白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。,二、在铸造工艺方面的应用,根据Fe-Fe3C相图可以确定合金的浇注温度，浇注温度一般在液相线以上50100。共晶合金铸造性能最好。,5.4 铁碳相图的应用简介,合金的铸造性能与相图的关系,5.4 铁碳相图的应用简介,锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。一般始锻、始轧温度控制在固相线以下100 200 范围内，终锻、终轧温度不能过低。亚共析钢热加工终止温度多控制在GS线以上一点，过共析钢变形终止温度应控制在PSK线以上一点，一般始锻温度为1150 1250，终锻温度为800 850。,三、在热锻、热轧工艺方面的应用,5.4 铁碳相图的应用简介,5.4 铁碳相图的应用简介,四、在热处理工艺方面的应用,5.4 铁碳相图的应用简介,Fe-Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据Fe-Fe3C相图确定的。,5.4 铁碳相图的应用简介,
