10讲 典型合金的结晶过程及组织

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《机械制造技术基础》教案 教学内容:典型合金的结晶过程及组织

教学方式:结合实际,由浅如深讲解

教学目的:

1.了解铁碳合金的类型;

2.掌握共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程及其组织;

3.掌握共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的结晶过程及其组织。

重点、难点:六种典型合金的结晶过程及组织

教学过程:

4.3 典型铁碳合金的结晶过程及组织

4.3.1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。由简化的Fe-Fe 3C 相图,如图4-4所示。

图4-4 简化的Fe-Fe 3C 相图 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:

1.工业纯铁(Wc ≤0.0218%)

性能特点:塑性韧性好,硬度强度低。

2.钢(0.0218%<Wc ≤2.11%)

共析钢:Wc=0.77%,室温组织为P 。

亚共析钢: 0.0218%< Wc <0.77%,室温组织为F+P 。

过共析钢: 0.77% < Wc ≤2.11%,室温组织为P+ Fe 3C Ⅱ

3.白口铸铁(2.11% < Wc ≤6.69%)

共晶白口铸铁: Wc=4.3%,室温组织为L’d

亚共晶白口铸铁: 2.11% < Wc <4.3%,室温组织为P+Fe 3C Ⅱ+L ’d 。 过共晶白口铸铁: 4.3% < Wc ≤6.69%,室温组织为L’d+Fe 3C Ⅰ

4.3.2典型铁碳合金的结晶过程

Fe 3C W C (%)图3-4 简化Fe-Fe 3C

相图F 0.0218K F

0 2.110.77 4.3D

依据成分垂线与相线相交情况,分析几种典型铁碳合金结晶过程中组织转变规律。

1.共析钢的结晶过程分析(如图4-5、4-6所示):

AC AE PSK S S 3L L+A A P(F+Fe C)−−→−−→−−−→共析

图4-5 共析钢结晶过程示意图 图4-6 共析钢金相组织

2.亚共析钢的结晶过程分析(如图4-7、4-8所示):

AC AE GS PSK PSK S L L A A A F A F P F −−→+−−→−−→+−−−→+−−−→+共析

图4-5 亚共析钢结晶过程示意图 图4-6 亚共析钢金相组织 亚共析钢的室温组织特征是:先析铁素体和共析珠光体呈均匀分布。

3.过共析钢的结晶过程分析(如图4-9、4-10所示):

333AC AE ES PSK S PSK L L A A A Fe C A Fe C P Fe C −−→+−−→−−→+−−−→+−−−→+共析

图4-9 过共析钢结晶过程示意图 图4-10 过共析钢金相组织 过共析钢的室温组织特征是:珠光体的基体上分布着网状的先析渗碳体(Fe 3C Ⅱ)。 本质:钢是以固溶体为基体的组织,特别是在高温下具有单相的奥氏体组织,塑性、韧性好,适于塑性加工。

4.共晶白口铸铁结晶过程分析:

33()'()ECF PSK C L Ld A Fe C L d P Fe C −−−→+−−−→+共晶共析

5.亚共晶白口铸铁结晶过程分析:

33'AC ECF ECF PSK C L L A L A Ld A Fe C L d P Fe C −−→+−−−→+−−−→++−−−→++共晶共析

亚共晶白口铸铁结晶过程

亚共晶白口铁的室温组织:莱氏体基体上分布着块状的珠光体

6.过共晶白口铸铁结晶过程分析:

3333'AC ECF ECF PSK C L L Fe C L Fe C Ld Fe C L d Fe C −−→+−−−→+−−−→+−−−→+共晶共析

过共晶白口铁的室温组织:莱氏体的基体上分布着粗大板条状的先晶渗碳体。 小结:略

作业:

1. 说明过共析钢的结晶过程及其组织变化。

2. 说明亚共晶白口铸铁的结晶过程及其组织变化

3.

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