材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）材料科學(xué)基礎(chǔ)(II)Chapter1

PhaseDiagrams-Partd§7.二元相圖的應(yīng)用材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）§7.二元相圖的應(yīng)用3.詳細例子--Fe-C系統(tǒng)

1).Fe-C系統(tǒng)的重要性

金屬材料中最大噸位

對全球經(jīng)濟的影響!

完善 沒有其他系統(tǒng)被如此早的以及透徹的研究過 一般化的特性 不同反應(yīng):共晶,包晶,共析,同素異形

Fe-Fe3C(比Fe-C相圖更重要)

鋼鐵以及鑄鐵的基礎(chǔ)

注意:

形狀,相,每條線的意義,重要的點(特別是在固態(tài)區(qū)),各相的含量或者在室溫T下任一合金的微觀組織.材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）(1)f=C-P+1f=2-2+1=1在給定溫度下，兩相平衡成分是唯一的。T1Lα不要單根據(jù)相律材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）Fe-Fe3C（鐵－滲碳體）phasediagramW.D.Callister,7eLiquidphase

-Ferrite

-Ferrite-Austenite2).Fe-C(Fe3C)系統(tǒng)中的相滲碳體總結(jié)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）

-Ferrite(鐵素體,又叫高溫鐵素體)固溶體(間隙式)ofCinbcc-Fewt%C<0.09

-Fe

1394-1538℃BACK材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）

-Austenite(奧氏體)固溶體(間隙)ofCinfcc-Fewt%C

<2.14

-Fe,912-1394℃BACK材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）

-Ferrite(鐵素體)固溶體(間隙)ofCinbcc-Fewt%C<0.0218

-Fe,<912℃BACK材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）Cementite(滲碳體,鐵三碳)Fe&C間隙化合物,(p.140)wt%C=6.69,<1252℃晶體結(jié)構(gòu)=正交BACKSpanosandKralInternationalMaterialsReviews2009材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）2).Fe-C(Fe3C)系統(tǒng)中的相液態(tài)

-Ferrite(鐵素體)wt%C<0.09(

-Fe,1394-1538℃)

C溶解在bcc-Fe中的固溶體

-Austenite(奧氏體)wt%C<2.11

(

-Fe,912-1394℃)C溶解在Fcc-Fe中的固溶體

-Ferrite(鐵素體)wt%C<0.022

(

-Fe,<912℃) C溶解在bcc-Fe中的固溶體Cementite(滲碳體,鐵三碳)wt%C=6.69(6.67) (<~1252℃) Fe&C間隙式化合物,(p.140)

晶體結(jié)構(gòu)=正方為什么C在FCC比在BCC中溶解度大(2.1wt%vs0.022wt%)?FCC中的間隙區(qū)域比BCC更大.cementite+Fe3C+Fe3CL滲碳體鐵素體奧氏體鐵素體材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）Fe-Fe3C（鐵－滲碳體）phasediagramW.D.Callister,7e液相

-Ferrite

-Ferrite-Austenite總結(jié)滲碳體共析珠光體共晶(萊氏體)包晶(g)3)Fe-Fe3C系統(tǒng)中的等溫反應(yīng)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）BACK在1495℃時的包晶反應(yīng)

L(0.53)+

(0.09)

(0.16)微觀組織:

g

(反應(yīng)產(chǎn)物)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）微觀組織:(產(chǎn)物,也用于其他共析反應(yīng))S.KalpakjianandS.R.SchmidPearlite(p,珠光體)=

+cm共析反應(yīng)at727℃

(0.76)

(0.022)+Cm(6.69)BACK材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）微觀結(jié)構(gòu):反應(yīng)產(chǎn)物1148℃時的共晶反應(yīng)Ledeburite(萊氏體)=

(cm+p)+cmW.D.CallisterLL(4.3)

(2.14)+Cm(6.69)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）包晶1495℃ L(0.53)+

(0.09)

(0.17)共晶1148℃ L(4.3)

(2.11)+Cm(6.69)共析

727℃

(0.77)

(0.0218)+Cm(6.69)反應(yīng)得到的組織

共晶反應(yīng)產(chǎn)物

Ledeburite(萊氏體)4.3(

(cm+p)+cm))共析反應(yīng)產(chǎn)物

Pearlite(珠光體)0.77(

+cm) 珠光體萊氏體3)Fe-Fe3C系統(tǒng)中的等溫反應(yīng)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）2.11-4.34.34.3-6.67Hypoeutectic（亞共晶）Eutectic

（共晶）Hypereutectic（過共晶）<0.770.77>0.77Hypoeutectoid（亞共析）Eutectoid（共析）Hypereutectoid（過共析）組織區(qū)域材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）鋼和鐵的成分區(qū)間

一般,鋼的C含量<1.2wt%;鑄鐵為3-4.2wt%SteelCastiron材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）共析成分的Fe-C合金高于和低于共晶溫度的組織共析成分冷卻和微觀組織（珠光體）W.D.CallisterS.KalpakjianandS.R.Schmid.4).合金平衡冷卻后的組織共析鋼的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）共析鋼微觀組織——珠光體，由鐵素體（白）和Fe3C滲碳體（appeardark黑）組成顯微照片（a）粗珠光體（b）細珠光體(3000x)W.D.Callister材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）球化處理是一種對含有珠光體的鋼進行的熱處理，用于將珠光體的層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為球狀結(jié)構(gòu)。熱處理溫度低于產(chǎn)生奧氏體的溫度。球化溫度越高，熱處理越快。0.24微米層間距的珠光體FromH.K.D.H.Bhadeshia750攝氏度下球化1.5h珠光體的球化處理材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）FromH.K.D.H.Bhadeshia公元五世紀(jì)，來自

Mijangos(BurgosProvince）一處修道院的釘子,

含有過共析鋼中的珠光體.高分辨圖像顯示先共析滲碳體的奇怪圖像以及珠光體中的滲碳體羅馬釘子亞共析鋼中的珠光體，來自CerroMuriano(Cordobaprovince),追溯到公元前一世紀(jì)到公元后一世紀(jì)。

珠光體中的滲碳體顯示為棱柱層狀.

原始的釘子有12cm長,來自一個羅馬熱泉.非常老的珠光體材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）亞共析成分從奧氏體區(qū)冷卻形成的顯微組織結(jié)構(gòu)W.D.Callister亞共析鋼的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）W.D.Callister亞共析鋼的組織先共析鐵素體a

(白色)+珠光體(灰色)953K時先共析鐵素體(OM)

fromFuruhara(Fe-2Mn-0.2CalloyswithS,VandN)MnSMnS＋V(C,N)MnS＋VCMnS

MnS＋VC

MnS＋V(C,N)材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）鋼內(nèi)部的探險之旅From:ManfredRühle,2007材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）Cm?

過共析成分冷卻及其微觀組織1.2wt%C鋼顯微圖像(1000x)白色為的滲碳體網(wǎng)絡(luò)W.F.SmithandJ.Hashemi4eW.D.Callister過共析鋼的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）過共析鋼，F(xiàn)e3C包圍珠光體(FromASMHandbook,Vol.7,(1972),ASMInternational,MaterialsPark,OH44073.)過共析鋼的組織WademastatencementiteSpanosandKralInternationalMaterialsReviews2009材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）§7.二元相圖的應(yīng)用4.相圖對成分設(shè)計與處理的指導(dǎo)5.Fe-C系統(tǒng)的具體學(xué)習(xí)Steel+Fe3C+Fe3CL滲碳體鐵素體奧氏體1）Fe-C系統(tǒng)的重要性2)Fe-C(Fe3C)系統(tǒng)中的相液態(tài)

-Ferrite(鐵素體)

-Austenite(奧氏體)

-Ferrite(鐵素體)Cementite(滲碳體,鐵三碳)鐵素體包晶,共晶,

共析

反應(yīng)后的兩相組織珠光體萊氏體等溫反應(yīng)4).合金鋼的平衡冷卻的組織(March25)Ledeburite(萊氏體):

(cm+p)+cm)Pearlite(珠光體)(

+cm) 體=單或多相第五章n節(jié)：奧氏體分解 包括不平衡冷卻材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）鋼中的典型組織L750℃,30min材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）在兩個溫度下Ag-Cu通過等溫擴散得到的擴散組織圖解.最終組織是什么???材料科學(xué)基礎(chǔ)（II） Notice:三元相圖的課件,夏宗寧老師指導(dǎo)制作材料系網(wǎng)站（)

登錄CK2,密碼：MSE可以看看《可視化材料科學(xué)》（VisualizationsinMaterialsScience）

(英語),夏宗寧老師推薦建議每節(jié)課之后自己總結(jié)，或每小節(jié)，至少每章之后總結(jié)，學(xué)期末總結(jié)到一張紙。材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）共晶白口鑄鐵的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）亞共晶白口鑄鐵的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）過共晶白口鑄鐵材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）鋼和白口鑄鐵的組織材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）滲碳與脫碳利用兩相區(qū)減少脫碳表面脫碳滲碳表面材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）隨著成分組織變化鐵碳合金組織區(qū)與成分的關(guān)系,p385Fractionofmicrostructures100％0Cm?+P+Ld’組織比CmI：一次滲碳體CmII：二次滲碳體CmIII：三次滲碳體材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）?T共析改變:?C共析改變:AdaptedfromFig.9.31,Callister6e.AdaptedfromFig.9.32,Callister6e.包含不同合金元素的合金鋼材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）5).Fe-C系統(tǒng)(虛線)

相對位置的熱力學(xué)原因§7.二元相圖的應(yīng)用Fig.6-55

相，滲碳體和石墨的自由能曲線Graphite(石墨),wt%C100相圖位置：與更穩(wěn)定相平衡的固溶體溶解度??！材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）

鐵—碳相圖(虛線)鐵—鐵三碳相圖(實線)

點A,B,C,D,E,F,G,H,(I)J,K,(L,M),N,(O)P,(Q,R)S很多其它點沒有Fig.6-52RobertsAustenFe-C平衡圖（1897）材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）5).Fe-C系統(tǒng)(虛線)

重要點的變化C(wt%)

T(C

)CESPCTCTCTCTFe-Fe3C4.31147(8)2.14(11)1147(8)0.76(7)7270.022727Fe-C4.2(26)1153(4)2.10(08)1153(4)0.65(8)740(38)0.021740(38)§7.二元相圖的應(yīng)用材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）FromASMhandbookFe-C:solidlineFe-Fe3C:dashedline材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）?2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning?isatrademarkusedhereinunderlicense.(a)簡圖,(b)灰口鐵中的層片石墨顯微圖像(x100).Askeland,PhuléFigure12.35

灰口鐵FerriticgrayironwithgraphiteflakesS.KalpakjianandS.R.Schmid.材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）W.G.Moffatt,G.w.PearsallandJ.Wulff鑄鐵的分類W.D.Callister材料科學(xué)基礎(chǔ)（II）(d)退火后的球墨鑄鐵(250x).(e)鑄造后