5-铁碳合金ppt课件

渗碳体），根据其生成条件不同有条
α+Fe3C
Fe3C
状、网状、片状、粒状等形态，对铁 碳合金的力学性能有很大影响。
Fe
Wc（%）
6.69
7
2、铁碳相图中三种基本转变
包晶转变
匀
晶
转
变
共晶转变
共析转变
8
铁碳相图中三种基本的转变
➢在1495 ℃发生包晶转变
1495 ℃
A
1495℃
LB+H
γJ
H N
J
B
(3) 区
4个单相区 1条垂直线 7个双相区
6
铁碳合金中的相
⑴液相L 铁与碳的液溶体。 ⑵δ相 是碳在δ—Fe中的间隙固溶
体，呈体心立方晶格，在1394℃以上 δ 存在，1495℃时溶碳量为0.09%。
⑶α相 是碳在α—Fe中的间隙固溶
δ+L
δ+
L
γ
γ+L
L+Fe3C
体，呈体心立方晶格。其中碳的固溶
3
一、铁碳合金基本组元
⑴ Fe 铁是过渡族元素， 熔点为1538℃，密度是 7.87g/cm3。
⑵ Fe3C 是一种具有复杂 结构的间隙化合物，通常 称渗碳体。含碳量6.69%， 硬度很高，强度低，塑性 韧性很差。理论熔化温度 1227℃。是介稳定化合物， 条件适当时，会分解成单 质状态的石墨C 。
γ
L
α
βα
β
共析转变：γ → α+β 共晶转变：L → α+β
转变产物：共析组织
转变产物：共晶组织
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三、基本组织及其性能（组织名称、特点、性能）
1、奥氏体（A） —— C溶于-Fe形成的固溶体
相：面心立方，C处在八面体间隙位置，用符号γ表示。 组织：称为奥氏体，用符号A表示。
含碳量：0~2.11%
T Fe3C Fe2C FeC
碳质量分数超过 6.69%的铁碳合金 脆性很大，没有使 用价值,所以有使用 意义并被深入研究 的只有Fe-Fe3C这一 部分。
Fe
C%
C
6.69%C
所研究的Fe-Fe3C相图的位4置
固态铁的特性——同素异构转变
固态铁随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格 的现象，称为同素异构转变。该特性是钢铁材料通过 热处理获得多种组织结构与性能的理论依据。
δ－Fe
bcc
1394℃ γ－Fe
fcc
912℃ α－Fe
bcc
5
二、铁碳相图分析（相图结构，点线区，三种反应）
1、铁碳相图中主要的点、线、区 分析
L+
+
+
L
L+
L+ Fe3C
+ Fe3C
+ Fe3C
以相组成物表示的Fe-Fe3C相图
(1) 点
(见P69)
(2) 线
液相线 固相线 三条水平线 三条特征线
度室温时约为0.0008%，600℃时为
γ
0.0057%，在727℃时为0.0218%。其性
能特点是强度低、硬度低、塑性好
⑷γ相 是碳在γ—Fe中的间隙固溶
α+γ
γ+Fe3C
体，呈面心立方晶格。其中碳的固溶
度在1148℃时为2.11%。其性能特点是 α
强度较低，硬度不高，易于塑性变形
⑸Fe3C相 是一个金属化合物（又称
0.0218%<Wc<2.11%称为钢，2.11%<Wc < 6.69%称
为铁或铸铁。不特意加入合金元素的钢称为碳素钢 （简称碳钢），而特意加入一种或数种一定量合金 元素的钢称为合金钢。
钢铁材料是目前乃至今后很长一段时间内人类社会 中最为重要的金属材料。为了熟悉并合理利用钢铁 材料，应了解铁与碳的相互作用，认识铁碳合金的 本质及其成分、组织结构与性能之间的关系。
含碳量：0.77% (称为共析钢)N
温度范围：<727℃
G
⇌727℃
S
P（P+Fe3C）
力学性能：强度、硬度较高；
B J
E
PS +Fe3C
塑性较好。 钢丝绳
Q 0.77
D F C K
13
P
共析钢室温组织珠光体（P）
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4、莱氏体（L’d）—P和Fe3C形成的机械混合物
相：+ Fe3C两种相。
组织：莱氏体或室温莱氏体，用符号L’d表示。 含碳量：4.3%(称共晶白口铸铁)
第五章 铁碳合金
第一节
第二节 第三节
铁碳合金基本组元、组织及 其性能 铁碳相图分析 碳钢及合金钢概述
1
第一节 铁碳合金基本组元、组织及其性能
一、铁碳合金基本组元 二、铁碳相图分析（认识相图结构，点线区，
三种反应） 三、基本组织及其性能（组织名称、特点、
性能）
2
钢铁是铁基合金（黑色金属）的总称。铁和碳 是钢铁材料两个最基本的组元。碳的质量分数
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5、渗碳体
Fe3CⅢ
Fe3CⅡ
L L
Fe3CⅠ
Fe3C共析 片状
Fe3C共晶 基体
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第二节 铁碳相图分析
一、典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织 二、杠杆定律的应用 三、铁碳合金的碳含量与平衡组织、力学性能 之间的关系 四、铁碳相图的应用
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一、典型合金的平衡结晶过程及室温平衡组织
1、共析钢
含碳量：0~0.0218%(727 ℃)
B
0~0.0008%(室温) N J
D
温度范围：<912℃
912 ℃
E
C
F
G
力学性能：强度、硬度低；
K
塑性好。
PS 0.0218
工业纯铁——<0.02%C，
0.0008
冷轧提高强度，得到冷轧板。 Q
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3、珠光体（P）——和Fe3C形成的机械混合物
相：+ Fe3C两种相组成 组织：珠光体，用符号P表示
L L→γ
温度范围：<727℃
B
⇌ 1148℃
LC
Ld（ E+Fe3C）
N
727 ℃+t s + Fe3CⅡ
G
727 ℃-t P 室温组织: L’d(P + Fe3CⅡ +Fe3C）
J
E
PS +Fe3C
D F C 1148℃ Ld
K 727℃
wk.baidu.comL’d
Q
4.3 15
L'd [(P+Fe3CⅡ)+Fe3C]
共晶白口铸铁的室温组织
E
➢在1148℃发生共晶转变
G
1148℃
LC
γE+Fe3C P S
➢ 在727℃发生共析转变
γS
727℃ P+Fe3C Fe
L
1227℃
D
C
F
1148℃
K
727 ℃
Fe3C
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注意：共析转变与共晶转变的区别
共析转变：在一定温度下，一定成分的固相同时转变 成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。 共晶转变：在一定温度下，一定成分的液相同时转变 成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。
J B 1495℃
温度范围：727 ℃ ~1495 ℃ N
D
力学性能：强度、硬度低；
E
C
F
塑性好。
G
2.11
钢材加热到奥氏体区后进行锻造
PS
727℃
K
和轧制。
奥氏体不锈钢（18－8型不锈钢）
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Q
2、铁素体（F）——C溶于-Fe形成的固溶体
相：体心立方，C处在八面体间隙位置，用符号表示。 组织：称为铁素体，用符号F表示。