铁碳合金相图PPT课件

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铁碳合金的相图的详细讲解精品PPT课件

S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
b
B
二、铁碳合金状态图
铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.
• 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。
铸铁中的石墨
渗碳体组织金相图
珠光体的组织特点是两相 • ⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混呈合片物层，相用间P表分示布。,性能介
于两相之间。
珠光体
珠光体 ( P )
• ⑸莱氏体：与Fe3C的机械混合物
过共析钢组织金相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
共晶白口铁组织金相图
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
亚共晶白口铁组织金相图
7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )
过共晶白口铁组织金相图
Fe - F选e3C择材相料图方的面应的用应用
制定热加工工艺方面的应用
§2-5 铁碳合金的组织与状态图
铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，都可作为纯组元看待。
含碳量大于Fe3C6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More

铁碳合金相图PPT课件

奥氏体性能：相对于铁素体具有一定的强度和硬度，塑性和韧性也好。（σb=400 MPa，170~220HBS），塑性和韧性也好（δ=40%~50%）。具有顺磁性，可作为无磁钢。5
无磁钢：没有铁磁性从而不能被磁化的稳定奥氏体钢。Fe-MnAl-C系列奥氏体，其电磁性能(磁导率)，组织稳定，力学性能优良，磁导率低而电阻率高，在磁场中的涡流损耗极小。

0.77 c 0.77 0.0218
100%
P

c 0.0218 0.77 0.0218
100%

6.69 c 6.69 0.0218
100%
Fe3C

c 0.0218 6.69 0.0218
100%
30
亚共析钢的组织
所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同， Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。
无磁钢的用途：（1）石油钻井无线随钻侧斜系统(MWD)：是在油田钻井过程
中的专业定向仪器。一般用于定向井，而定向井需要测斜度及方位的，测斜时仪器在无磁钻具内部可以免受外界磁场的影响从而保证结果的准确性。（2）高压电器和大中型变压器油箱内壁、铁芯拉板、线圈夹件、螺栓、套管、法兰盘等漏磁场中的结构件；（3）起重电磁铁吸盘、磁选设备筒体、选箱以及除铁器、选矿设备等；
100%
13.4%
35
过共晶白口铸铁(Wc=5%)
Ld

6.69 6.69

5.0 4.3
100%

71%
Fe3C

5.0 4.3 100% 6.69 4.3

29%

铁碳合金的相图的详细讲解 PPT

铁碳合金的相图的详细讲解
一、铁碳合金的基本组织
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或表示。
铁素体
是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
莱氏体
莱氏体 ( Ld )
相图的建立
相图的建立
热分析法
温度
温
温
度
度
时间 A 90 70 50 30 B
温
度
L
a
L + S
S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )
过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )
工业纯铁组织金相图
2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )
共析钢组织金相图
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
莱氏体
（二）铁碳合金的组织转变
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 )

铁碳相图ppt课件

Fe3C
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %

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• 珠光体是铁碳合金中室温时的一个平衡组织，其力学性能数据如下：
抗拉强度δ b 布氏硬度 HB
750-900Mpa 180-280HB
断后延伸率 A11.3 冲击韧性 a K
20%~25% 30~40J/cm²
• 由此可见，珠光体力学性能介于铁素体与渗碳体之间，具有较好的塑性和韧性，强度较高，硬度适中。正火后便可得到珠光体组织。
• 相图的左下部为共析相图。共析相图与共晶相图相似，所不同的是共晶相图是
从液相中同时析出两个固相，产物称作共晶体；而共析相图则是从一个固相中同
时析出两个新的固相，产物称作共析体。在铁碳合金中，含碳0.77%的奥氏体在
727℃时发生共析反应：
恒温
A0.77
F0.0218 + Fe3C
727℃
以上反应生成的铁素体与渗碳体组成的机械混合物共析体组织，称为珠光体，以符号P表示。
符号F或α表示。
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二、奥氏体
• 碳原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体，称做奥氏体。具有面心立方晶格的γ-Fe的晶格间隙半径为0.052nm，比α-Fe 的间隙稍大，在1148℃时碳原子在其中的最大固溶度为 2.11%。随着温度的降低，碳在γ-Fe中的固溶度下降，在 727℃时是0.77%(共析点)。
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图2-1 Fe-Fe3C
相图
图2-2 简化的Fe-Fe3C相图
L+Fe 3C
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• 相图的右上部为共晶相图。在1148℃时，含碳量4.3%的合金发生共晶反应：
Fe3C
恒温 L4.3 1148℃
A2.11 +
以上反应生成的奥氏体与渗碳体组成的机械混合物共晶体组织，称为莱氏体，以符号Ld表示。
铁碳合金相图
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主要内容
• 铁碳合金的相结构 • 铁碳合金相图 • 碳钢与铸铁 • 铁碳合金相图的应用及其局限
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第一节铁碳合金的相结构
• 纯铁从液态结晶后得到体心立方晶格的δ-Fe，随后随着温度的降低发生同素异构转变，得到面心立方晶格的γ-Fe，再冷却生成体心立方晶格的α-Fe。
Fe3C → 3Fe+C（石第二节铁碳合金相图
一、相图图形介绍
• 在铁碳合金系中，含碳量高于6.69%的铁碳合金脆性大，没有使用价值。因此只研究含碳量小于6.69%的这一部分，通常称为铁碳合金相图，也称Fe-Fe3C相图，如图2-1所示。
• 在Fe—Fe3C相图中，较稳定的化合物Fe3C与Fe是组成二元合金的两个组元。相图有三个部分组成，左上角为包晶相图。包晶相图与共晶相图都是具有三相平衡反应的基本相图，但是在1400℃以上发生反应，在研究和应用中对铁碳合金的组织和性能都没有什么影响，故不予研究。Fe—Fe3C相图可简化为图2-2形式。
二、相图中点、线和相区的意义
• 铁碳合金相图中主要点的温度、含碳量及含义见下表。
特性点温度（℃）含碳量（％）
特性点含义
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点
D
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在奥氏体中的最大溶解度
G
912
0
α-Fe γ-Fe的同素异构转变点
S
727
0.77
共析点
• 奥氏体是727℃以上的平衡相，也称高温相。在高温下，奥氏体具有极好的塑性，所以在此相区具有良好的热轧、锻造等热加工工艺性能。在铁碳合金相图中，奥氏体通常用符号A或γ表示。
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三、渗碳体
• 渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有复杂结构间隙化合物，属于复杂八面体结构，含碳量6.69%。
抗拉强度σ b 180-280Mpa 屈服强度σ S 100-170Mpa
断后伸长率A11.3 30%-50%
冲击韧性αK 布氏硬度HB
160-200 J/cm2 50-80HBS
• 由此可见，铁素体有优良的塑性和韧性，但强度，硬度较低，在铁碳合金中是软韧相。铁素体是912℃以下的平衡相，也称做常温相，在铁碳相图中用
• 碳溶入α-Fe和γ-Fe中所形成的固溶体称为铁素体和奥氏体。当含量超过铁素体和奥氏体的溶解度时，则会出现金属化合物相Fe3C，称为渗碳体。
• 碳原子溶入δ-Fe中所形成的固溶体称为高温铁素体。它在 1394℃以上的高温出现，对工程上应用的铁碳合金的组织和性能没有什么影响，故不作为铁碳合金的基本相。
• 渗碳体的硬度高达HB800，但脆性大，塑性和韧性几乎是零。在铁碳合金中，它是硬脆相，是碳钢的主要强化相。渗碳体在碳钢中的含量和形态对钢的性能影响很大。它在铁碳合金中可以呈片状、粒状、网状和板状形态存在。
• 在高温时，钢和铸铁中的渗碳体在一定时间会发生下面的分解反应，析出石墨态的碳。反应式如下：
GS为奥氏体在冷却过程中析出铁素体的起始温度线，简称A3线。
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铁碳合金相图中各主要线的意义：
AECF为固相线。若温度低于AECF线时，铁碳合金凝固为固体。
ECF为共晶线。若含碳量在ECF线的范围（2.11%～6.69%）内，铁碳合金在1148℃时即发生共晶反应，形成莱氏体。
ES为碳在奥氏体中溶解度曲线，简称Acm。从该线可以看出，在1148℃时碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11%，在727℃时，溶解度为0.77%，随着温度降低，碳在奥氏体中的溶解度也降低而从奥氏体中析出渗碳体。从固溶体奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。从液相中直接结晶出的渗碳体称为一次渗碳体（Fe3CⅠ），从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体（Fe3CⅢ）。
• 铁碳合金相图的基本组成相是铁素体，奥氏体和渗碳体。
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3
A N
G
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纯铁的冷却曲线
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Fe-Fe3C相图（局部）
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一、铁素体
• 碳原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，称做铁素体。由于体心立方晶格的 α-Fe的晶格间隙半径只有0.036nm，而碳原子半径为0.077nm，所以碳在铁素体中的溶解度很小。在727℃时最大固溶度为0.0218%，而在室温时固溶度几乎降为零。因此，常温下铁素体的力学性能与纯铁相近，其数值如下：