1、b,1,任務三 鐵碳合金相圖,衡陽財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術學院 機械工程系,b,2,教學目的與要求,掌握Fe-C合金的基本相、組織以及它們的性能特點。 掌握Fe-Fe3C相圖特征點、線的含義及區(qū)域組織分析。 熟悉典型鐵碳合金結(jié)晶過程及Fe- Fe3C相圖的應用,b,3,知識點一、鐵碳合金的組元與基本相,一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,圖1-29 純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化,同一種元素在不同條件下 具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。當 溫度等外界條件變化時， 晶格類型會發(fā)生轉(zhuǎn)變， 稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,b,4,二、鐵碳全合金的基本相及其性能,1、液相。鐵碳合金在溶化溫度以上形成的均勻液體稱為 液相，用符號L表示。 2、鐵素體。

2、碳在-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 用符號F表示。碳在-Fe中的溶解度很低，因此，鐵 素體的機械性能與純鐵相近，其強度、硬度較低， 但具有良好的塑性、韌性。,b,5,二、鐵碳全合金的基本相及其性能,3、奧氏體。 碳在-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體， 用符號A表示。 4、滲碳體。 滲碳體是一種具有復雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物， 它的分子式為Fe3C，滲碳體既是組元，又是基本相。 5、珠光體。 用符號P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間 的機械機械混合物。 6、萊氏體 用符號Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。,b,6,知識點二 Fe- Fe3C相圖分析,圖1-30 Fe- Fe3C相圖

3、,b,7,簡化的Fe- Fe3C相圖,b,8,1、主要特性點,表1-4簡化Fe- Fe3C相圖中的特性點,b,9,2、主要特性線,（1）AC線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始線。即：LA。 （2）CD線 液體向滲碳體轉(zhuǎn)變的開始線。即：LFe3C。 ACD線統(tǒng)稱為液相線，在此線之上合金全部處于液相狀態(tài)，用符號L表示。 （3）AE線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終了線。 （4）ECF水平線 共晶線。 AECF線統(tǒng)稱為固相線，液體合金冷卻至此線全部結(jié)晶為固體，此線以下為固相區(qū)。 （5）ES線 又稱Acm線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線。即：LFe3C。 （6）GS線 又稱A3線， （7）GP線 奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了

4、線。 （8）PSK水平線 共析線（727），又稱A1線。 （9）PQ線 碳在鐵素體中的溶解度曲線。,b,10,3、相區(qū),（1）單相區(qū) 簡化的Fe- Fe3C相圖中有F、A、L和Fe3C 四個單相區(qū)。 （2）兩相區(qū) 簡化的Fe- Fe3C相圖中有五個兩相區(qū)，即 L+A兩相區(qū)、L+Fe3C兩相區(qū)、A+Fe3C兩相區(qū)、A+F兩相 區(qū)和F+ Fe3C兩相區(qū)。 每個兩相區(qū)都與相應的兩個單相區(qū)相鄰；兩條三相共存線， 即共晶線ECF，L、A和Fe3C三相共存，共析線PSK，A、F 和Fe3C三相共存。,b,11,知識點三 典型合金的結(jié)晶過程及組織,根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可將鐵碳合金分為： 1）工

5、業(yè)純鐵 c0.0218%。 2）鋼 0.0218%c2.11%，又可分為： 亞共析鋼 0.0218%c0.77%； 共析鋼 c=0.77%； 過共析鋼 0.77%c2.11%。 3）白口鑄鐵 2.11%c6.69%，又可分為以下三種： 亞共晶白口鑄鐵 2.11%c4.3% 共晶白口鑄鐵 c=4.3% 過共晶白口鑄鐵 4.3%c6.69%,b,12,一、共析鋼的結(jié)晶過程分析,圖1-32 典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析,b,13,圖1-33 共析鋼結(jié)晶過程示意圖,b,14,二、亞共析鋼的結(jié)晶過程分析,圖1-34 亞共析鋼結(jié)晶過程示意圖,圖1-35為亞共析鋼的 顯微組織,b,15,三、過共析鋼的結(jié)晶過程分

6、析,圖1-36 過共析鋼結(jié)晶過程示意圖,圖1-37 過亞共析鋼的顯微組織,b,16,四、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析,圖1-38 共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖,圖1-39共晶白口鑄鐵的顯微組織,b,17,五、亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析,圖1-41亞共晶白口鑄鐵的顯微組織,圖1-40 亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖,b,18,六、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程分析,圖1-43 過共晶白口鑄鐵結(jié)晶過程示意圖,b,19,知識點四 Fe- Fe3C相圖的應用,一、碳含量對鐵碳合金平衡組織及性能的影響,圖1-44室溫下鐵碳合金含碳量與平衡組織組成 物及相組成物間的定量關系,b,20,圖1-45含碳量對鋼力學性能的

7、影響,b,21,二、Fe- Fe3C相圖在工業(yè)中的應用,1、在選材方面的應用,Fe- Fe3C相圖反映了鐵碳合金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。這樣， 就可以根據(jù)零件的工作條件和性能要求來合理的選擇材料。例如， 橋梁、船舶、車輛及各種建筑材料，需要塑性、韌性好的材料，可選 用低碳鋼（c =0.1%0.25%）；對工作中承受沖擊載荷和要求較高 強度的各種機械零件，希望強度和韌性都比較好，可選用中碳鋼 （c =0.25%0.65%）；制造各種切削工具、模具及量具時，需要高 的硬度、而耐磨性，可選用高碳鋼（c =0.77%1.44%）。 對于形狀復雜的箱體、機器底座等，可選用熔點低、流動性好的鑄鐵材料。

8、,b,22,2、在鑄造生產(chǎn)上的應用,由Fe- Fe3C相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點低，結(jié)晶 溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。因此，在鑄造生產(chǎn)中， 經(jīng)常選用接近共晶成分的鑄鐵。,圖1-46 鐵碳相圖與鑄鍛 工藝間的關系,b,23,3、在鍛壓生產(chǎn)上的應用,鋼在室溫時組織為兩相混合物，塑性較差，變形困難。而奧氏體的強 度較低，塑性較好，便于塑性變形。因此在進行鍛壓和熱軋加工時， 要把坯料加熱到奧氏體狀態(tài)。加熱溫度不宜過高，以免鋼材氧化燒損 嚴重，但變形的終止溫度也不宜過低，過低的溫度除了增加能量的消 耗和設備的負擔外，還會因塑性的降低而導致開裂。所以，各種碳鋼 較合適的鍛軋加熱溫度范圍是：始鍛軋溫度為固相線以下100200； 終鍛軋溫度為750850。對過共析鋼，則選擇在PSK線以上某一溫 度，以便打碎網(wǎng)狀二次滲碳體。,b,24,4、在焊接生產(chǎn)上的應用,焊接時，由于局部區(qū)域（焊縫）被快速加熱，所以從焊縫到母材各區(qū)域 的溫度是不同的，由Fe- Fe3C相圖可知，溫度不同，冷卻后的組織性能 就不同，為了獲得均勻一致的組織和性能，就需要在焊接后采用熱處理 方法加以改善。,5