ch6 铁碳合金相图和碳钢PPT课件

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Fe-Fe3C相图中的转变
（1）Байду номын сангаас晶转变：由液相直接结晶出单一固相的转变.
L d : 由液相中直接结晶出d相。（合金的成分线和AB线相交， 即含碳量Wc：0～0.53%）
L g : 由液相中直接结晶出g相。（合金的成分线和BC线相交， 即含碳量Wc：0.53% ~ 4.3%)
L Fe3C : 由液相中直接结晶出Fe3C相。（合金的成分线和CD 线相交，即含碳量Wc：4.3%~6.69%)
第六章 铁碳合金相图和碳钢
基本内容： 铁碳合金中的相和组织， 铁碳相图， 碳钢的分类、编号与用途。
重点： 铁碳合金中的相和组织、 铁碳相图形式、 工业纯铁和钢的平衡结晶过程分析， 难点： 室温组织组成物和相组成物相对含量计算。
第一节 铁碳合金与铁碳相图 一 铁碳合金中的基本相和基本组织 （一）纯铁的晶体结构与性能
α 0.0218
γ +Fe3C A1 727℃
α+Fe3C
K 6.69
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
1. 相图中的点（14个）
2. （1）组元的熔点：
3. 点
A (0, 1538) 铁的熔
4. 熔点
D (6.69, 1227) Fe3C的
5. （2）同素异构转变点
6.
N（0，1394）d-Fe
（3）碳g－在F铁e中最大溶解度点
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)， 塑韧性好(ψ:70 ％～80 ％; Ak=160J ) ——钢中基体相；与工业纯铁同
（2）奥氏体(γ或 A ) 定义：C在面心立方γ－Fe中的间隙固溶体 溶碳量较大： 0.77% (727℃) ~2.11% (1148℃) 性能: 强硬度较低； 塑性较好, 变形抗力较低, 易于锻压成形; 顺磁性。
两相组织 （4）珠光体(P) ：F ＋Fe3C；共析反应产物 （5）莱氏体(Ld)：A＋Fe3C；共晶反应产物 （6）变态莱氏体(Ld′)：P＋Fe3C
二、Fe―Fe3C相图分析
L+δ
A 1495℃
δ
B
HN J
T
γ
L+γ 2.11
E
L
L +Fe3C D
4.3 C
1148℃
F
G α+γ 0.77 PS
1538℃
1394℃
912℃
L → δ－Fe → γ－Fe → α－Fe
bcc
fcc
bcc
—— 纯铁在冷却中经历两次同素异构转变
纯铁(工业纯铁)的 性能：
强度低 硬度低 塑性好 铁磁性
（二） 铁碳合金中的基本相和基本组织
1 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
（2）同素异构转变 d (b.c.c) g(f.c.c) g (f.c.c) a (b.c.c)
NH （开始线） NJ（结束线） GS（开始线） GP（结束线）
（3）析出转变：从一个固相中析出另一个固相的转变。
析出
g
Fe3CII （二次渗碳体）
析出
a
Fe3CIII （三次渗碳体）
（4）恒温转变 1）包晶转变 → HJB 线
• 共晶点C (4.3,1148)
3）共析转变
gs
727ºC
0.77
aP
+
0.0218
Fe3C 6.69
• 含义：在恒温下由一个固定成分的固相同时生成两个固定成分 的新固相的转变。
• 产物： a相和Fe3C的两相混合物，以层片形式混合，称为珠光 体，用P表示。
4 固相线（ＡＨＪＥＣＦ）：其下为固相，(结晶时固相的成 分变化线)
表示恒温转变的线：
HJB线 (包晶转变)， ECF线(共晶转变)， PSK线(共析转变)
固溶度线： ES：碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线 （温度，溶解度 ）；（0.77%--2.11%）
PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度 ，溶解度 ） (0.0008%—0.0218%)
2）共晶转变
Lc 1148ºC gE
+ Fe3C
gE
4.3
2.11
6.69
Fe3C
• 含义：由一定成分的液相在恒温下同时转变成两个一定成分的 固相的转变。
• 发生共晶反应的成分范围：Wc ：2.11 %—6.69% (合金成分 线与ECF线相交)
• 产 物 ： gE 和 Fe3C 两 相 混 合 物 ， 称 为 莱 氏 体 。 用 Ld 表 示 。 （Fe3C为基体； gE 呈粒状或杆状分布在基体上）
L dg
dH + LB 1495ºC
gJ
0.09 0.53
0.17
• 含义：由一定成分的液相和一定成分的固相生成另一个一 定成分新固相地反应---包晶转变（反应）。
• 发生包晶反应的合金成分： C%：0.09%--0.53% 的成分线与HJB线相交；
即合金
• 产物：单相奥氏体（ gJ ） • 包晶点 （J点）：（0.17，1495）
（3）渗碳体(Fe3C) 定义： Fe与C形成的金属化合物，含碳量6.69%， 性能：强度低：σb= 30MPa; 硬度高：800HB 无塑性：δ=0; ψ=0; Ak=0 弱的铁磁性(<230 ℃)——硬脆组织，强化相
2 组织
单相组织 （1）铁素体(F) （2）奥氏体(A) （3）渗碳体(Fe3C)
Fe3C）
(6)
C（共晶点）（ gE＋LC ＋
（5）其Fe它3C点）
B(7（) 0.53，J（14包95晶）点发）生（包d晶H＋反应gJ＋时L液B ）相的成分
F（6.69,1148) 渗碳体
K (6.69,727) 渗碳体
2 相图中的线
3 液相线(ＡＢＣＤ):其上体系为液相，(结晶时液相的成分变 化线)
同素异构转变线：NH 和 NJ，GS 和 GP 3 相图中的相区
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单相区（4个＋1个） L、a、g、d 、（Fe3C）
5
两相区（7个）L + d, L + Fe3C，L + g , d + g , g +
a
6
g + Fe3C ,a + Fe3
根据相图规则，两个单相区之间必然夹一个两相区，两相区 的两个相就由这两个单相区的相组成。
7.
P（0.G02（180，，792172））碳g－在Fae-Fe 中的最大溶解度
aE-（Fe2.11，1148）碳在 g -Fe 中的最大溶解度
H (0.09，1495）碳在 d-Fe中的最大溶解度
Q（0.0008，RT）室温下碳在a -Fe 中的溶解度
(4) 三相共存点
(5)
S（共析点）（gs＋ aP ＋