铁碳合金非平衡组织观察与分析

第3章 铁碳合金
一、铁碳相图分析
1、相图的坐标 纵坐标：代表温度。 横坐标：代表含碳量。 2、几个概念
纯铁 共析钢 钢 亚共析钢 铸铁 过共析钢
共晶白口铸铁
亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁
第3章 铁碳合金
3、特性点 A点：纯铁的熔点 1538℃ C点：共晶点 1148℃ D点：渗碳体的熔点 1227℃ S点：共析点 727℃ G点：纯铁的同素异晶转变点 912℃ E点：C在γ-Fe中最大溶解度 1148℃ P点：C在α-Fe中最大溶解度 727 ℃ Q点：室温时C在α-Fe中最大溶解度
8
T12钢780℃水淬（淬火M+K+ A´ ）
9 T12钢 780℃水淬 200 ℃回火（回火M+K+ A´ ）
10
T12钢920℃水淬（粗大M+A´）
11
高碳钢（T12钢）魏氏组织
12
中碳钢（45钢）魏氏组织
13
低碳钢（20钢）板条M组织
14
65Mn钢等温淬火（上B ）组织
15
GCr15钢等温淬火（下B ）组织
4%硝酸酒精溶液
4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
1
45钢正火（S+F）
2
45钢840℃水淬（混合M）
3
45钢840℃油淬（淬火M+T）
4
45钢760℃水淬（淬火M+F）
5 45钢840℃水淬400 ℃ 回火（回火T）
6
45钢840℃水淬650 ℃ 回火（回火S）
7
T12钢球化退火（球状P⇒F+粒状K）
Fe—Fe3C合金平衡相图
工 业 纯 铁
共 析 钢
共 晶 白 口 铁
亚共析钢
过共析钢
亚共晶白口铁
过共晶白口铁
铁碳合金非平衡组织试样
序号
1 2
试样名称
45钢 45钢
处理状态
840℃正火 840℃水淬
显微组织
S+F M
浸蚀剂
4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
3
4 5 6 7 8 9
45钢
45钢 45钢 45钢 T12钢 T12钢 T12钢
铁碳合金非平源自文库组织观察与分析
一、实验目的： 1.研究淬火温度、冷却速度、回火温度对45钢和T12 钢组织的影响。 2. 熟悉钢热处理后的基本组织金相特征。 二、实验概述： 1. 铁碳合金相图及其作用； 2. 钢热处理后的基本组织金相特征（见下表） 三、实验内容及要求： 1. 认真观察分析碳钢热处理后的组织及其形貌特征； 2. 完成电子实验报告
第3章 铁碳合金
4、特性线
ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全 部转化为液相。 AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热 至此开始转化。 GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。 ES：C在A中的溶解度曲线，又称Acm线。 ECF：共晶线，含C量2.11 % --6.69%的铁碳合金至此发生共 晶反应，结晶出A与Fe3C混合物---莱氏体Ld。 PSK：共析线，含C量在0.0218 % --6.69%的铁碳合金至此反 生共析反应，产生珠光体P ，又称A1线。
10
11 12 13
T12钢
T12钢 45钢 20钢
920℃水淬
正火 锻后空冷 920℃水淬
粗大M +A´
魏氏组织（W） 魏氏组织W 板条M
4%硝酸酒精溶液
4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
14
15 16
65Mn钢
GCr15钢 20CrMnTi
等温淬火
等温淬火 正火
B上
B下 B粒状
840℃油淬
760℃水淬 840℃水淬+400℃回火 840℃水淬+650℃回火 球化退火 780℃水淬 780℃水淬+200℃回火
M+T
M+F 回火T 回火S 球状P 淬火M +K+A´ 回火M +K+A´
4%硝酸酒精溶液
4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液
第3章 铁碳合金
第二节 铁碳相图分析
引言： 关于铁碳合金状态图 1、概念：表示铁碳合金在不同成分和温度下 的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。 又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通 过实验的方法建立起来的。 2、作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸 造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。
第3章 铁碳合金
16
20CrMnTi钢950 ℃正火 （B粒状）组织
M形成
A′
片状M
第3章 铁碳合金
第一节 铁碳合金的基本组织
1、铁素体（F）：碳与α-Fe形成的间隙固溶体。 性能---强度和硬度低，塑性和韧性好。 2、奥氏体（A）：碳与γ-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727℃ 时存在。 性能---塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、 轧制时常要加热到A， 可提高塑性，易于加工。 3、渗碳体（ Fe3C ）：铁与碳形成的金属化合物。 性能---硬度高，脆性大。 4、珠光体（ P ）：F与Fe3C组成的机械混合物。 性能---力学性能介于两者之间。 5、莱氏体（ Ld ）：A与Fe3C组成的机械混合物。 性能---硬度高，塑性差。
第3章 铁碳合金
第三节 铁碳相图的应用
1、选用材料： 由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同， 从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求 的性能来选择不同含碳量的材料。 2、叛断切削加性能： 低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中铁素体 含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。 3、制定热加工工艺： 在铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度， 含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在锻造工艺方面，可以选择钢 材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。 4、应用于热处理生产： 由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以 进行热处理。并且可以正确选择加热温度。