工程材料 第五章 铁碳合金相图及应用.ppt

Cm（或Fe3C）
二、基本组织
§5.1 铁碳合金基本相及基本组织
（一）F （二）A（高温存在） （三）Fe3C
1. Fe3CⅠ 条状（白口铸铁中） 2. Fe3CⅡ 网状（过共析钢中） 3. Fe3CⅢ， 少，可忽略不计 4. P中的Fe3C 5. Ld中的Fe3C （四）P = F + Fe3C 1. 片状 2. 颗粒状
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二、 在铸造工艺方面的应用
§5.4 铁碳相图的应用简介
根据Fe - Fe3C相图可以确定合金的浇注温度，浇注温度一
般在液相线以上50～100℃。 共晶合金铸造性能最好。
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§5.4 铁碳相图的应用简介
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合金的铸造性能与相图的关系
三、在热锻、热轧工艺方面的应用
§5.2 铁碳合金相图分析
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（一）工业纯铁结晶过程（wc = 0.01% )§5.2 铁碳合金相图分析
t (℃) 1
A
2
L
L+A
A G3
EБайду номын сангаас
2.11
C
4
F A+F S
0.0218
P
0.77
5
Q
A+Fe3C 727℃
F+Fe3C
Fe
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wc(%)
简化的铁碳合金相图
F k Fe3C
§5.4 铁碳相图的应用简介
锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。
一般始锻、始轧温度控制在固相线以下100 ～ 200 ℃范
围内，终锻、终轧温度不能过低。
亚共析钢热加工终止温度多控制在GS线以上一点，过共
析钢变形终止温度应控制在PSK线以上一点，一般始锻温度
为1150 ～ 1250 ℃，终锻温度为800 ～ 850 ℃。
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§5.4 铁碳相图的应用简介
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四、在热处理工艺方面的应用
§5.4 铁碳相图的应用简介
Fe - Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。 一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据 Fe - Fe3C相图确定的。
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纯铁
§5.2 铁碳合金相图分析
纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料。
由于有高的磁导率，可作为电工材料用于各种铁芯。
同素异构转变：金属在温度（压力）改变时发生晶 体结构变化的现象。
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（二）共析钢结晶过程
（ T8钢
§5.2 铁碳合金相图分析
wc = 0.77% )
A
t (℃)
G
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§5.2 铁碳合金相图分析
（一）工业纯铁
（二）共析钢（ T8钢 wc = 0.77% )
（三）亚共析钢 （四）过共析钢 （五）共晶白口铸铁 （六）亚共晶白口铸铁 （七）过共晶白口铸铁
按组织组成物区分的 Fe - Fe3c相图
熟铁＜0.04％C 生铁＞2％C 2021/3/10钢0.04％～2％C
HB
60
240
b
50
200
40
160
k
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
wc(%)
30
120
20
80
10
40
0
,
(%)k
0 /(J·cm-2)
§5.4 铁碳相图的应用简介
一、在选材方面的应用
1. 建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，应选用碳含量较低的钢材。 2. 各种机械零件需用强度、塑性及韧性都较好的材料，应选用碳含量适中的 中碳钢。 3. 各种工具需用硬度高和耐磨性好的材料，应选用碳含量高的钢种。 4. 纯铁磁导率高，矫顽力低，可作软磁材料使用，例如做电磁铁的铁心等。 5. 白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好， 铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝 模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。
A G
0.0218
3
A+F S
P 4 0.77
Fe
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L
L+A
E
2.11
C
F
A+Fe3C 727℃ k
F+Fe3C wc(%)
Fe3C
§5.2 铁碳合金相图分析
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（四）过共析钢结晶过程（
T12钢
§5.2 铁碳合金相图分析
wc=1.20% )
A
t (℃)
A G
A+F S
二、典型合金的平衡结晶过程§5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
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§5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
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300
1200
wc
对
退
1000
火
碳 200
800
钢
力
学
600
性
能 100
400
的
影
响
200
HB
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0b/MP
§5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
0.0218
P
0.77
1
L
2 L+A
E
2.11
3
Fe3CⅡ
4
C
A+Fe3C
727℃
Fe
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wc(%)
F+Fe3C
F
k Fe3C
§5.2 铁碳合金相图分析
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（五）共晶白口铸铁
§5.2 铁碳合金相图分析
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共晶白口铁组织金相图
（六）亚共晶白口铸铁
§5.2 铁碳合金相图分析
P％·0.77％≈C％ F％＝1－P％
3. 过共析钢: P+Fe3CⅡ P％·0.77％+ (1－P％)·6.69％＝C％
Fe3CⅡ%＝1－P%
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§5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
铁碳合金中相组成物：F+Fe3C Fe3C%·6.69%≈C% F%=1－Fe3C%
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1
L
2
L+A
A
E
2.11
CF
P
S
727℃
0.0218 3 0.77 As→FP+Fe3C
k
F+Fe3C
Fe
wc(%) P
Fe3C
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§5.2 铁碳合金相图分析
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球片状状珠珠光光体体
§5.2 铁碳合金相图分析
（三）亚共析钢结晶过程（45钢 wc=0.45% )
A
1
2
t (℃)
第五章 铁碳合金相图及应用
§5.1 铁碳合金基本相及基本组织 §5.2 铁碳合金相图分析 §5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系 §5.4 铁碳相图的应用简介
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§5.1 铁碳合金基本相及基本组织
一、基本相
（1）铁素体 （2）奥氏体 （3）渗碳体
F（或α-Fe）
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A（或γ-Fe）
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亚共晶白口铁组织金相图
（七）过共晶白口铸铁
§5.2 铁碳合金相图分析
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过共晶白口铁组织金相图
§5.2 铁碳合金相图分析
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用组织组成物填写的相图
§5.3 铁碳合金成分、组织与性能的关系
钢中组织组成物：
1. 共析钢 P 100％
2. 亚共析钢: P+F