課題四鐵碳合金相圖PPT課件

1、課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳相圖分析鐵碳合金相圖中有四個(gè)基本相，即液相（L）、奧氏體（A）、鐵素體（F）、和滲碳體（Fe3C）它們各有其相應(yīng)的單項(xiàng)區(qū)。 相圖中的特性點(diǎn)。在鐵碳合金相圖中，用字母標(biāo)出的點(diǎn)都有其特定的意義，稱作特性點(diǎn)。主要特性點(diǎn)的溫度、碳含量及含義見(jiàn)表5-1。第1頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖各特性點(diǎn)表鐵碳合金相圖各特性點(diǎn)表5-15-1符號(hào) 溫度/ 碳含量(%) 含 義 A點(diǎn) 1538 0% 純鐵的熔點(diǎn) C點(diǎn) 1148 4.30% 共晶點(diǎn)LcAE+Fe3C D點(diǎn) 1227 6.69% Fe3C的熔點(diǎn) E點(diǎn) 1148 2.11% 碳在-F

2、e中的最大溶解度 F點(diǎn) 1148 6.69% 共晶生成Fe3C的成分 G點(diǎn) 912 0% -Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) P點(diǎn) 727 0.0218% 碳在-Fe中的最大溶解度 S點(diǎn) 727 0.77% 共析點(diǎn)AsFP+Fe3C第2頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖相圖中的特性線 ACD線為液相線。此線以上的區(qū)域是液相區(qū)，液態(tài)合金冷卻到此線溫度時(shí)，便開(kāi)始結(jié)晶 .AECF線為固相線。表示合金冷卻到此線溫度時(shí)將全部結(jié)晶成固態(tài) .液相線和固相線之間所構(gòu)成的兩個(gè)區(qū)域，是由液態(tài)合金和結(jié)晶體組成的兩相區(qū)。不過(guò)這兩個(gè)區(qū)所包含的結(jié)晶體不同，液態(tài)合金沿AC線結(jié)晶出來(lái)的是奧氏體，而沿CD線結(jié)晶出來(lái)的是

3、滲碳體。由液態(tài)合金直接析出的滲碳體稱為一次滲碳體（Fe3C）第3頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 相圖中的特性線 ECF水平線為共晶反應(yīng)線 C點(diǎn)為共晶點(diǎn)。合金在平衡結(jié)晶過(guò)程中冷卻到1148時(shí)，C點(diǎn)成分的液相發(fā)生共晶反應(yīng)，生成E點(diǎn)成分的奧氏體和Fe3C。共晶反應(yīng)的產(chǎn)物是奧氏體與滲碳體的共晶混和物，稱萊氏體，以符號(hào)Ld表示。 PSK水平線為共析反應(yīng)線 S點(diǎn)為共析點(diǎn)。合金在平衡結(jié)晶過(guò)程中冷卻到727時(shí)，S點(diǎn)成分的奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)，生成P點(diǎn)成分的鐵素體和Fe3C。共析反應(yīng)在恒溫下進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程中，奧氏體、鐵素體、Fe3C三相共存。共析反應(yīng)的產(chǎn)物是鐵素體與滲碳體的共析混合物，稱珠光

4、體，以符號(hào)P表示。第4頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖GS線是合金冷卻時(shí)自?shī)W氏體中開(kāi)始析出鐵素體的臨界溫度線，通常稱A3線。奧氏體之所以轉(zhuǎn)變成鐵素體是-Fe-Fe同素異晶轉(zhuǎn)變的結(jié)果。 ES線是碳在奧氏體中的固溶線，通常叫做Acm線。由于在1148時(shí)A中溶碳量最大可達(dá)2.11%，而在727時(shí)僅為0.77%，因此碳含量大于0.77%的鐵碳合金自1148冷卻至727的過(guò)程中，將從奧氏體中析出Fe3C。析出的滲碳體稱為二次滲碳體(Fe3CII)。PQ線是碳在鐵素體中固溶線。在727時(shí)F中溶碳量最大可達(dá)0.0218%，室溫時(shí)僅為0.0008%，因此，碳含量大于0.0008%的鐵碳合金

5、自727冷卻至室溫的過(guò)程中，將從F中析出Fe3C，析出的滲碳體稱為三次滲碳體(Fe3CIII)。 第5頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖典型鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程及組織典型鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程及組織鐵碳合金按其含碳量及室溫組織分類 純鐵 （wC0.0218%） 鋼（0.0218%wC2.11%） 亞共析鋼（0.0218%wC 0.77%） 共析鋼（wC =0.77%） 過(guò)共析鋼（0.77%wC2.11%） 白口鑄鐵 （2.11%wC 6.69%） 亞共晶白口鐵（2.11%wC4.3%） 共晶白口鐵（wC =4.3%） 過(guò)共晶白口鐵（4.3%wC 6.69%）第6頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題

6、四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖典型鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程分析 第7頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖工業(yè)純鐵結(jié)晶過(guò)程（含碳0.01% ）第8頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖工業(yè)純鐵的顯微組織圖工業(yè)純鐵的顯微組織圖第9頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 0.77%0.77%共析鋼結(jié)晶過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程程第10頁(yè)/共34頁(yè) 課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共析鋼結(jié)晶過(guò)程（含碳量0.77%）合金冷卻時(shí)，于1點(diǎn)起從L中結(jié)晶出A，至2點(diǎn)全部結(jié)晶完了。在2-3點(diǎn)間A不變。至3點(diǎn)時(shí)，A發(fā)生共析反應(yīng)生成P。從3點(diǎn)繼續(xù)冷卻至室溫，P不發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此共析鋼的室溫

7、平衡組織全部為P。即 L L+ A A A + P P（F+Fe3C） 第11頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共析鋼金相組織圖共析鋼金相組織圖 第12頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程示意圖亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程示意圖第13頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共析鋼在3點(diǎn)以上的結(jié)晶過(guò)程與共析鋼相同，當(dāng)冷卻到3點(diǎn)時(shí)，由A中析出F，F(xiàn)在A晶界處優(yōu)先生核并長(zhǎng)大，而A和F的成分分別沿GS和GP線變化。至4點(diǎn)時(shí)，A的成分變?yōu)?.77%C，F(xiàn)的成分變?yōu)?.0218%C。此時(shí)A發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镻，F(xiàn)不變化。4點(diǎn)以下繼續(xù)冷卻，組織基本不發(fā)生變化，

8、因此室溫平衡組織為F+P。即 LL + A A A + F P + F第14頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共析鋼的顯微組織亞共析鋼的顯微組織圖圖 第15頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程（含碳量1.2%）第16頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖合金冷卻時(shí)，從1點(diǎn)起自L中結(jié)晶出A，至2點(diǎn)全部結(jié)晶完了。在2-3點(diǎn)間A不變，從3點(diǎn)起，由A中析出Fe3CII， Fe3CII呈網(wǎng)狀分布在A晶界上。至4點(diǎn)時(shí)A的碳含量降為0.77%，發(fā)生共析反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镻，而Fe3CII不變化。在4-5點(diǎn)間冷卻時(shí)組織不發(fā)生轉(zhuǎn)變。圖5-10 過(guò)共析鋼的結(jié)晶

9、過(guò)程示意圖。 即 LL + A A A + Fe3CII P + Fe3CII（網(wǎng)狀）第17頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過(guò)共析鋼的顯微組織過(guò)共析鋼的顯微組織 第18頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程第19頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共晶白口鐵的結(jié)晶過(guò)程:合金冷卻到1點(diǎn)(在AC線上)，從液態(tài)中先結(jié)晶出奧氏體A，溫度下降到2點(diǎn)(共晶線上)時(shí)，剩余液相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝R氏體(Ld)，先結(jié)晶的A在溫度繼續(xù)下降時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)镻Fe3CII，而萊氏體也轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體(Ld).即 LLAALdPFe3CIILd第20頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題

10、四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖共晶白口鐵的顯微組織圖第21頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程第22頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程:合金冷卻到1點(diǎn)(在AC線上)，從液態(tài)中先結(jié)晶出奧氏體A，溫度下降到2點(diǎn)(共晶線上)時(shí)，剩余液相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝R氏體(Ld)，先結(jié)晶的A在溫度繼續(xù)下降時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)镻Fe3CII，而萊氏體也轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體(Ld).即 LLAALdPFe3CIILd第23頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖亞共晶白口鐵組織金相圖第24頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程 第

11、25頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程:合金冷卻到1(在DC線上)，從液態(tài)金屬中析出一次滲碳體(Fe3CI)，溫度下降到2點(diǎn)(共晶線上)時(shí)，剩余液相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝R氏體(Ld)，先結(jié)晶的粗大Fe3CI一直保留到室溫，而萊氏體在3點(diǎn)(共析線上)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體(Ld). 即 : LLFe3CILdFe3CILdFe3CI第26頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖過(guò)共晶白口鐵組織金相圖過(guò)共晶白口鐵組織金相圖第27頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織和力學(xué)性能的影響含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織和力學(xué)性

12、能的影響 含碳量對(duì)平衡組織的影響 在室溫下，碳含量不同的鐵碳合金，不僅F和Fe3C的相對(duì)量不同，而且合金的組織也不同。鐵碳合金的成分組織存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨碳含量增大，組織按下列順序變化： F、FP、P、PFe3CII、PFe3CIILd、Ld、LdFe3CI、Fe3C第28頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 含碳量小于0.0218%的合金的組織全部為F；含碳達(dá)到0.77%時(shí)全部為P；含碳4.3%時(shí)全部為L(zhǎng)d；含碳6.69%時(shí)全部為Fe3C。第29頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第30頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第31頁(yè)/共34頁(yè)課題四課題四 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 含碳量對(duì)