铁碳合金的相图的详细讲解

§2-5铁碳合金的组织与状态图铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，都可作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。一、铁碳合金的基本组织是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体⒈组元：Fe、Fe3C⒉相⑴铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。铁素体组织金相图⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。727℃时为0.77%组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体奥氏体组织金相图⑶渗碳体：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨钢中的渗碳体渗碳体组织金相图⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混合物，用P表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。珠光体珠光体(P)⑸莱氏体：与Fe3C的机械混合物高温莱氏体：727℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示低温莱氏体：727℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体莱氏体(Ld)相图的建立相图的建立名称A金属B金属熔点高低合金1100%0%合金290%10%合金380%20%……..……..…….合金920%80%合金1010%90%合金110%100%热分析法时间温度90705030AB温度A温度温度abab:液相线ab:固相线LL+SSL:液相区S:固相区L+S:液固共存区AB温度铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.二、铁碳合金状态图含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→Fe-Fe3C相图FeT°Fe3C五个重要的成份点:P、S、E、C、K。四条重要的线:EF、ES、GS、FK。三个重要转变:包晶转变、共晶转变、共析转变。二个重要温度:1148℃、727℃。(一)铁碳合金状态图中主要点和线的意义Fe-Fe3C相图ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3CT°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK(P+Fe3C)⒈特征点⇄⇄⇄⇄⇄LJNGAA+Fe3CP+Fe3CL+Fe3CL+AF+A⒉特征线⑴液相线—ACD，固相线—AECF⑵水平线：ECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是A与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体,用Le表示。为蜂窝状,以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体（二）铁碳合金的组织转变工业纯铁(ingotiron)共析钢(eutectoidsteel)亚共析钢(hypoeutectoidsteel)过共析钢(hypereutectoidsteel)共晶白口铁(eutectoidwhiteiron)亚共晶白口铁(hypoeutectoidwhiteiron)过共晶白口铁(hypereutectoidwhiteiron)1.工业纯铁(Wc0.0218%)工业纯铁组织金相图2.共析钢(Wc=0.77%)共析钢组织金相图3.亚共析钢(Wc=0.45%)亚共析钢组织金相图4.过共析钢(Wc=1.2%)过共析钢组织金相图5.共晶白口铁(Wc=4.3%)共晶白口铁组织金相图6.亚共晶白口铁(Wc=3.0%)亚共晶白口铁组织金相图7.过共晶白口铁(Wc=5.0%)过共晶白口铁组织金相图Fe-Fe3C相图的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用一.选择材料方面的应用1.分析零件的工作条件,根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。2.根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律,确定选定材料的工作范围。二.制定热加工工艺方面的应用本章小结三种典型的金属晶体结构晶体缺陷：点、线、面过冷度、结晶过程晶粒大小对金属性能的影响、细化晶粒的方法同素异构合金的相结构、固溶强化铁碳合金的基本组织、铁碳合金相图