5.铁碳合金相图

δ=40％～50％
2）渗碳体 具有复杂晶格的间隙化合物，以Fe3C表示。 分解点：1227℃ 硬度高（约800HBW）
脆性大，塑性几乎为零，σb≈30Mpa
分布形态：片状、网状或球状 2.铁碳合金相图的组成 1)铁碳合金相图分析
基本组成相：L，δ，F， A， Fe3C
δ相、A、F均是碳在Fe中的间隙固溶体。
材料的组织结构决定材料的性能 晶粒越细小
常温下 强度、硬度越高 塑性、韧性越好
晶界易腐蚀
金属
冷塑性变形
强度、硬度增高
Leabharlann Baidu塑性、韧性、耐蚀性下降
产生各相异性
第二相强化
化 合 物 形 状
网状分布：强度、塑性下降
球状分布：韧性及切削性提高
弥散分布：强度、硬度提高
塑性、韧性仅略有下降或不下降
钢中ωc ↑→P% ↑ →强度↑、硬度↑，塑性↓
四、陶瓷和高分子材料的组织性能 1.陶瓷 ★ 晶体相：主晶相、次晶相和第三晶相 ★ 玻璃相 作用：将晶相粘结成一体，充填空隙，致密化。 缺点：降低熔点、降低性能，故要控制其含量。 ★ 气相
使性能降低。
粉粒制坯（存有空隙）—烧结密实化—5%～10%残留。
2.高分子材料的组织与性能
组织特征：分晶区与非晶区
共析钢平衡条件下的固态相变过程示意图
共析钢室温下的平衡组织
亚共析钢平衡条件下的固态相变过程示意图
亚共析钢室温下的平衡组织示意图
过共析钢平衡条下固态相变过程示意图
含1.2%C的过共析钢室温下平衡组织
2.3 材料的组织与性能
1.平衡组织与非平衡组织
平衡组织：由合金相图平衡结晶决定的相及组织。
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
工业纯铁金相照片 500×
亚共析钢金相照片 500×
共析钢金相照片 500×
过共析钢金相照片 500×
亚共晶白口铸铁金相照片 500×
过共晶白口铸铁金相照片 500×
共晶白口铸铁金相照片 500×
典型碳钢冷却时的组织转变过程分析示意图
四、铁碳合金相图及铁碳合金
1.铁碳合金相图的组元 1）铁 纯铁：L
1538℃
δ-Fe
bcc
1394℃
γ-Fe
912℃
α-Fe
bcc
fcc (铁的同素异构转变)
HB=170～220
σb=180～280MPa ψ=70％～80％ σ0.2=100～170MPa HB=50～80 αk=1.8～2.5MJ/m2 δ=30％～50％
特性点：14个
相区：5个单相区，7个两相区，3个三相区
主要相变： 三条水平线对应三个恒温反应
包晶反应 LB + δ H
1495℃
Aj
(高温相，强度低、高塑性）
共晶反应
LC 共析反应
1148℃
AE + Fe3C
(莱氏体 LD ,极脆) AS
912℃
FP + Fe3C
(珠光体P,两相混合物，具一定强度及塑性）
非平衡组织：在非平衡凝固条件下，得到的组织。
(1)凝固非平衡组织
成分不均匀性（偏析） (2)热处理非平衡组织
与相图组织 很不相同
加热固态材料→快冷→热处理组织。
Cu-Ni合金铸态组织
2.单相组织与多相组织
一般，多相组织的性能优于单相组织， 工程上多采用相组织。
纯铁、45钢、T8钢显微组织示意图
3.金属材料的组织与性能
重要的转变线（溶解度变化曲线）
DC线： L→L + Fe3CⅠ
ES线（Acm）： A→A + Fe3CⅡ GS线（A3）： A→A + F PQ线：F→F + Fe3CⅢ
5种渗碳体（Fe3C）
共晶Fe3C、共析Fe3C、Fe3CⅠ、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ 渗碳体与铁素体相形成了多种多样的组织
2）铁碳合金分类：
结晶条件：线性高分子易结晶；
晶区与性能：刚性↑、强度↑、软化温度↑。
高分子的聚集态结构示意图