金属材料教案-铁碳合金相图

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金属材料及热处理第四单元铁碳合金相图

e) 共晶白口铸铁的金相显微组织(低温莱氏体) f) 过共晶白口铸铁的金相显微组织(一次渗碳体+低温莱氏体)
第四单元铁碳合金相图
能力知识点三碳对铁碳合金组织和性能的影响碳是决定钢铁材料组织和性能最主要的元素。不同碳的质量分数的
铁碳合金在缓冷条件下，其结晶过程及最终得到的室温组织是不相同的，碳的质量分数与室温平衡组织的关系见表4-4。
第四单元铁碳合金相图
铁碳合金相图的特性线及其含义归纳于表4-2中。
表4-2 铁碳合金相图中的特性线
第四单元铁碳合金相图
三、铁碳合金相图中的相区铁碳合金相图中的主要相区见表4-3。
表4-3 铁碳合金相图中各主要相区的组织组成物
第四单元铁碳合金相图
能力知识点二铁碳合金的分类铁碳合金相图中的各种合金，按其碳的质量分数和室温平衡组织的
图4-7 简化后的Fe-F3C相图
第四单元铁碳合金相图
一、铁碳合金相图中的特性点铁碳合金相图中的主要特性点的温度、碳的质量分数及其含义见
表4-1。
表4-1 铁碳合金相图中的特性点
第四单元铁碳合金相图
二、铁碳合金相图中的主要特性线 1.液相线ACD 2.固相线AECF 3.共晶线ECF 4.共析线PSK 5.GS线 6.ES线 7.GP线 8.PQ线
第四单元铁碳合金相图
一、选材方面的应用从铁碳合金相图中可以看出，组织与化学成分之间存在着密切的联系，

金属材料教案-铁碳合金相图

广东省技工学校文化理论课教案

共3页第1页

科目金属

材料

四章一节课题合金的组织

授课

日期

9．1 6

课

时

班级12机电班

授

课方式讲授、分析、演示

作业

题数

拟

用

时

间

0．1

小

时

教学目的1、了解合金的概念

2、懂得合金的组织类型，及各类的组织成分。

选

用

教

具

挂

图

重

点合金的组织类型

难

点

合金的组织类型

教

学

回

顾

第一章的内容。

审阅签名：年月日

共3 页第 2 页新课

由日常生活所见金属材料引入合金概念

一、合金

合金是一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼成或其他方法结合而成的具有金属特性的材料。

组元：组成合金的最基本的独立物质成为组元，组元可以为金属元素，非金属元素，或稳定的化合物。

相：在合金中成分，结构及性能相同的组成部分称为相。

二、合金的组织

1、固溶体

2、金属化合物

3、混合物

1、固溶体

固溶体是一种组元的原子溶入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。溶入元素成为溶质，而基本元素成为溶剂，固溶仍然保持溶剂的晶格。

固溶体分类

1、间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成

2、置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格提点上某些原子而形成。

2、金属化合物

合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物。（其晶格类型不同于任一组元）

具有熔点高，硬度高，脆性大的特点。

共 3 页第3页

3、混合物

两种或两种以上的相接一定质量分数组成的物质称为混合物（混和物中各相仍保持自己原来的晶格）

小结

1、合金的概念

2、合金的组织主要有哪几种？

作业

1、预习第四章三节内容。

2、P51 1

广东省技工学校文化理论课教案

共4页第1页

(完整版)铁碳合金相图(一)

理论课教案

引导学生分析寸铁的冷却过程

2、纯铁的同素异构转变

（1）金属的晶格

体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格

（2）纯铁的同素异构转变

同素异构转变的概论：

金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。

具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。

铁碳合金相图分析

第四章铁碳合金

第一节铁碳合金的相结构与性能

一、纯铁的同素异晶转变

δ-Fe→γ-Fe→α-Fe

体心面心体心

同素异晶转变——固态下,一种元素的

晶体结构

随温度发生变化的

现象.

特点：

是形核与长大的过程重结晶

将导致体积变化产生内应力

通过热处理改变其组织、结构→ 性能

二、铁碳合金的基本相

基本相定义力学性能溶碳量

铁素体 F碳在α-Fe中的

间隙固溶体强度,硬度低,塑性,

韧性好

最大%

奥氏体 A碳在γ-Fe中的

间隙固溶体

硬度低,塑性好最大%

渗碳体Fe3C Fe与C的金属化

合物

硬而脆

800HBW,δ↑=αk=0

第二节铁碳合金相图一、相图分析

两组元：Fe、 Fe3C

上半部分图形二元共晶相

图

共晶转变：

1148℃ 727℃

→ + Fe3C →

P + Fe3C莱氏体Ld Ld′

2、下半部分图形共析相图

两个基本相：F、Fe3C

共析转变：

727℃

→ + Fe3C

珠光体P

二、典型合金结晶过程

分类：

三条重要的特性曲线

① GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终

了线.

② ES线---是碳在奥氏体中的溶解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳

体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线.

③ PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727oC时达到最大值%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300oC以下溶碳量小于%.因此当铁素体从727oC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ.

第四章铁碳合金相图(全)

§4.1 固态合金的相结构
一、固溶体
——组元间相互溶解，溶质原子溶入固态溶剂。特点：保持溶剂晶格类型
1.分类
(1)按溶质原子在晶格中的位置：置换固溶体、间隙固溶体
§4.1 固态合金的相结构
(2) 按固溶度:有限固溶体、无限固溶体
固溶强化：溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度、硬度升高，塑性、韧性降低。产生原因：晶格畸变
一、基本相与基本组织
铁素体
碳溶于α–Fe中形成的间隙固溶体
奥氏体
碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体
铁素体
§4.3铁碳合金的基本相与基本组织
渗碳体 ( Fe3C )：铁与碳形成的金属化合物。
§4.3铁碳合金的基本相与基本组织
莱氏体
珠光体
§4.3铁碳合金的基本相与基本组织
§4.4 铁碳合金相图
两组元，液、固态都无限互溶的二元合金系形成的相图线：固相线、液相线
区：
液相（L）区
固相（α）区
液固两相共存（L+ α）区
§4.2 二元合金相图
T,C 1500 1400 c 1300 1200d 1100 1000 1083 Cu 20 40 60 Ni% 80 L
T,C
L
1455 a
L+ b Ni 100
§4.2 二元合金相图
4、过共晶

4 铁碳合金的相图的详细讲解

白口铸铁 (2.11～6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 a. 亚共晶白口铸铁 (2.11～4.3%C) P+Fe3CII+Ld′ b. 共晶白口铸铁 (4.3%C) Ld′ c. 过共晶白口铸铁 (4.3～6.69%C) Fe3CI+Ld′
26
工业纯铁
亚共共析析钢钢 P F + P
1600 A δ H B δ+A J 1400 1394℃
L+δ
L
L+A 1148℃
D
L+Fe3CⅠ
温度/ ℃
1200 1000 800 F 600 Q 400 200
A
F
E G 912℃ F+A P S P
P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd A+Fe3CⅡ+Ld A+Fe3CⅡ
727℃
C Ld
过共析钢 Fe3CⅡ +P
亚共晶白口铁 P+Fe3CII+Ld′
共晶白口铁
Ld′
过共晶白口铁 Fe3CI+Ld′ 6.69 00
27
（三）典型铁碳合金的结晶过程及其组织
• • • • • • • 工业纯铁 ( ingot iron ) 共析钢 ( eutectoid steel ) 亚共析钢 ( hypoeutectoid steel ) 过共析钢 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口铁 ( eutectoid white iron ) 亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron ) 过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )

金属材料与热处理第4章铁碳合金相图

渗碳体组织金相图
4.珠光体 ( P ) 铁素体和渗碳体组成的机械混合物。特点：有一定的强度、塑性，层片状。
5.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。特点：硬而脆，不能进行压力加工。
第二节 Fe - Fe3C 相图分析
一.Fe - Fe3C 相图的建立
共晶反应相图共析反应相图
三、Fe - Fe3C 合金的相结构与性能
铁碳合金中的基本相和基本组织
1 基本组元： Fe、C 2 基本相：（1）铁素体(α或 F ) ：定义: C在体心立方α－Fe中的间隙固
溶体但C在α－Fe中的溶解度极小: 0.0008% (20℃) ~0.0218%
(727℃) 性能: 强硬度低(50HBS~80HBS)，
纯铁的冷却曲线
具有固态相变是钢铁材料能够热处理的前提与原因之一
1600
温度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700 600 500
1534℃
1394℃ δ - Fe γ - Fe
912℃
α - Fe
时间
二.Fe- C相图
温度
Fe Fe3C Fe2C FeC
C
(6.69%C)
铁碳相图
L+δ
1538℃

铁碳合金状态图教案

第三章铁碳合金状态图

教学目的：

重点：

难点：

（引入）铁碳合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分之间的关系。

热分析法：是借助于光学高温计及金相显微镜，测得各种成分铁碳合金在缓慢冷却过程中的溶液结晶温度及固态下二次结晶的组织转变温度，对合金金相组织随温度变化的状况进行分析的方法。

第一节铁碳相图

一、铁碳合金的组元

纯铁在不同温度区间具有不同的晶体结构。塑形、韧性好，强度低。

碳在固态铁碳合金中有三种存在形式

二、铁碳合金的基本相及组织

1、铁素体（F）

铁素体是碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体。

由于α-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727℃）所以是几乎不含碳的纯铁。

=180～230MPa HB=50～80

性能：σ

δ=30～50% φ=70～80%

ak=156～196J·cm-2

显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。

2、渗碳体（Fe

C）

渗碳体是铁与碳形成的稳定化合物。

含碳量为6.69%

性能：HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。

显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。

3、奥氏体（A）

奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。

γ-Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148℃）。

由于γ-Fe一般存在于727～1394℃之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。

显微镜观察，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。

性能：δ=40～50%，具有良好的塑性和低的变形抗力。是绝大多数钢种在

铁碳合金相图教案

课题：铁碳合金相图

【设计者】:浙江工业大学，周云中

【教材】：机械工业出版社《机械制造基础》第二版第四章

【课程标准】：学生通过本课程的学习，了解不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态，了解铁碳合金的成分，组织，性能之间的关系。并能根据铁碳合金相图选择合适的钢材。

【内容分析】：

铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。铁碳合金相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据。【学情分析】：

本节课是在学生通过《机械制造基础》前三章的学习，已经掌握了金属材料的力学性能和金属和合金的晶体结构及结晶的基础上，探究不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态。在教学时，可以让学生清楚了解不同的含碳量对铁碳合金性能的影响，知道各合金常温下的状态。在这一基础上，进一步让学生体会机械制造的魅力。教材的编写意图是通过本课时学习目标，使学生能把所学，运用到学生的实际生活，培养发展提出问题和解决问题的能力。

【学习目标】：

1：能绘制合金相图

2：学生能对典型铁碳合金的结晶过程分析

3：能应用铁碳合金相图选择合适的钢铁材料

【评价设计】：

1．针对目标1，通过教师在黑板上绘制铁碳合金相图并分析绘制的要点，让学生了解并能跟着教师的步骤一步一步绘制基本的铁碳合金相图2．针对目标2，教师对书本上铁碳合金的结晶过程做具体的分析，让学生了解典型铁碳合金的过程，教师解释完成后，允许学生以小组的形式互相讨论，5分钟后随机叫学生回答，看学生能否对典型铁碳合金的过程做出分析。

27 汽车材料教案：铁碳合金相图—合金的分类及应用

《汽车材料》教案

任课教师：

课程名称：课程代码：

上课班级：专业：

总学时：周学时：

学期：202 ～202 学年第学期

汽车材料教案

教学活动过程

一、组织教学

二、复习前课知识

1、铁碳合金的分类；

2、铁碳合金的应用。

三、导入新课

铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢和铸铁三大类型。它们分别如何完成平衡结晶？

导出：我们可以通过铁碳合金的成分或组织来进行分类及应用。

四、新授课

第三节合金分类及应用

一、铁碳合金的分类

铁碳合金由于成分的不同，室温下将得到不同的组织。根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为工业纯铁、钢及白口铸铁三类。点名，记考勤（1

min）

教师提问引导学

生回答

（2 min ）

让学生相互讨论或查阅资料，找两名同学简要回答（2 min ）

图片展示

视频演示

（2 min ）

二、铁碳合金应用

1、亚共析钢应用实例45＃钢：碳含量0.45％

2、共析钢应用实例

T8钢：碳含量 0.80％

3、过共析钢应用举例

T12 钢：碳含量 1.2％

4、汽车典型零部件用材

白车身常用材料：05F、08F、DC02、DC04、ST12、ST14、08Al

图片展示

视频演示

（3 min ）

图片展示

视频演示

（2 min ）

教师提问引导学

生回答

（3 min ）

本课小结：

1、了解铁碳合金的应用区间；

2、掌握铁碳合金的分类；

3、掌握铁碳合金的应用。教师指导，学生总结（1 min ）

课后实践（推荐学习、作业）

1、填空题练习；

2、选择题练习。

（1 min ）

课后反思：

铁碳合金在日常生活和工业生产中应用非常广泛。但学生们对合金结构的认识并不多，对合金的成分、组织及性能知之更少。因此要根据同学们这种实际情况，多用实物及视频中不同合金材料的性能对比，使学生们有更为直观的认识，从而促进对铁碳合金相图的分析能力提升，对材料的成分、组织和性能有更深刻的理解。

金属材料及热处理(第5版)课件第5章铁碳合金相图和碳钢

•参考图5-12，共晶白口铸铁（WC=4.3%），液态合金缓冷到略低于点1处即发生共晶转变，形成奥氏体和共晶渗碳体的混合物（LCAE+Fe3C）称为高温莱氏体Ld。 •在点1~点2之间缓冷时，由于奥氏体的含碳量是沿ES线减少，所以将不断地从Ld中析出二次渗碳体，这时共晶组织是（A+Fe3CⅡ+Fe3C）。 •再冷却到点2处，Ld中奥氏体成分已沿着 ES线减少到共析点S（WC=0.77％），奥氏体发生共析转变成珠光体（P）；如果再继续缓冷到室温，共晶组织不再转变。
• 一、含碳量对钢组织和力学性能的影响
– 钢的成分决定钢的组织，而组织又决定了钢的性能。
– 碳钢的组织都是由铁素体和渗碳体这两个基本相组成的，但随着含碳量的不同其组织形态和分布将有所不同。
– 随着含碳量增加，碳钢中的渗碳体数量也随着增多，因此硬度逐渐升高。
– 当含碳量时WC<0.9％时，随着含碳量的增加，碳钢的强度提高，而塑性、韧性均降低。
•共晶白口铸铁的室温组织是渗碳体和珠光体组成的机械混合物（P+Fe3CⅡ+Fe3C），称为低温莱氏体，用符号L´d表示。
•（二）亚共晶白口铸铁的组织转变
•参考图5-12，亚共晶白口铸铁（WC＞ 2.11~＜4.3%），液态合金缓冷至1处的亚共晶白口铸铁组织为（A+Ld）。

金属材料教案-铁碳合金相图

金属材料及热处理第四单元 铁碳合金相图

金属材料教案-铁碳合金相图

(完整版)铁碳合金相图(一)

铁碳合金相图分析

第四章 铁碳合金相图(全)

4 铁碳合金的相图的详细讲解

金属材料与热处理第4章铁碳合金相图

铁碳合金状态图教案

铁碳合金相图教案

27 汽车材料 教案：铁碳合金相图—合金的分类及应用

金属材料及热处理(第5版)课件第5章 铁碳合金相图和碳钢

金属材料及热处理第四单元铁碳合金相图

第四章铁碳合金相图(全)

27 汽车材料教案：铁碳合金相图—合金的分类及应用

金属材料及热处理(第5版)课件第5章铁碳合金相图和碳钢