《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》第三章鐵碳合金相圖機(jī)械工程系

金工教研室《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

第三章鐵碳合金相圖純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變Fe–C相圖的基礎(chǔ)知識。形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能。Fe-Fe3C相圖的建立與分析。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響。Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

第一節(jié)Fe-C相圖的基礎(chǔ)知識2.鐵與碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等一系列化合物。3.穩(wěn)定的化合物可以作為一個獨(dú)的組元。4.Fe–C二元相圖。1.純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇1.純鐵的的同素異晶轉(zhuǎn)變1394°C912°C體心立方面心立方密排六方δ-Feγ-Feα-Fe《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

純鐵的冷卻曲線1394℃1534℃10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912℃δ-Fe

α-Feγ-Fe《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇2.Fe-C相圖Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇第二節(jié)

形成Fe-Fe3C相圖組元和基本組織的結(jié)構(gòu)與性能

一.組元

*鐵(ferrite)

*

滲碳體(Cementite)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇二.基本組織1.鐵素體(F)

碳溶于α–Fe中的間隙固溶體。

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇2.奧氏體(A)碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

奧氏體組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇3.

滲碳體(Fe3C)

鐵與碳形成的金屬化合物。

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇滲碳體組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇4.珠光體

(P)鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇5.萊氏體(Ld)奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇第三節(jié)Fe-Fe3C相圖的建立與分析一.Fe-Fe3C相圖的建立共晶反應(yīng)相圖共析反應(yīng)相圖

Fe-Fe3C

相圖FeT°Fe3C

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇Fe-Fe3C

相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇二.Fe-Fe3C相圖的分析五個重要的成份點(diǎn):P、S、E、C、K。四條重要的線:EF、ES、GS、FK。兩個重要轉(zhuǎn)變:共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。二個重要溫度:1148℃、727℃?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇1.包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LB

+

H

AJ1495℃3.共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:AS

(

FP

+Fe3C)P

727℃2.共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LC

(

AE

+Fe3C)Le

1148℃《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇三.典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析工業(yè)純鐵(ingotiron)共析鋼(eutectoidsteel)亞共析鋼(hypoeutectoidsteel)過共析鋼(hypereutectoidsteel)共晶白口鐵(eutectoidwhiteiron)亞共晶白口鐵(hypoeutectoidwhiteiron)過共晶白口鐵(hypereutectoidwhiteiron)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇1.工業(yè)純鐵(Wc<0.0218%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇2.共析鋼

(Wc=0.77%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

共析鋼組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇3.亞共析鋼(Wc=0.45%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

亞共析鋼組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇4.過共析鋼(Wc=1.2%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

過共析鋼組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇5.共晶白口鐵(Wc=4.3%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

共晶白口鐵組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇6.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

亞共晶白口鐵組織金相圖《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇7.過共晶白口鐵(Wc=5.0%)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

過共晶白口鐵組織金相圖

組織組成物:F;Fe3CF;P0.77-0.45F=100%=43%0.77-0.020.45-0.02P=100%=57%0.77-0.02相組成物:6.69-0.45F=100%=94%6.69-0.02P=1–WF=57%Fe3C=1-WF=6%0.020.450.776.69《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇第四節(jié)

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鐵碳合金組織、性能的影響

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對平衡組織的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對力學(xué)性能的影響。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對工藝性能的影響?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇一.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對平衡組織的影響二.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對

力學(xué)性能的影響《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇三.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對工藝性能的影響對鑄造性能的影響。對鍛造性能的影響。對焊接性能的影響。對切削加工性能的影響?！豆こ滩牧吓c熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

第五節(jié)Fe-Fe3C

相圖的應(yīng)用選擇材料方面的應(yīng)用制定熱加工工藝方面的應(yīng)用《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇一.選擇材料方面的應(yīng)用1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。2.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇二.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇鋼鐵的冶煉高爐煉鐵鑄鐵錠生產(chǎn)鑄鐵件煉鋼生鐵轉(zhuǎn)爐平爐電爐生產(chǎn)鋼件《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼電弧爐煉鋼《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇1.煉鐵的冶金反應(yīng)特點(diǎn):還原反應(yīng)Fe2O3Fe3O4FeOFeCO氣體高溫《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

2.煉鋼的冶金反應(yīng)特點(diǎn):氧化反應(yīng)煉鋼生鐵鋼氧化反應(yīng)《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》——程曉宇

2.沸騰鋼(boilingsteel)

鋼液在澆注僅前進(jìn)行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴(yán)重、組織不致密。機(jī)械性能不均勻,沖擊韌性差,常