第五章鐵碳合金相圖及碳素鋼課件

1、體心立方晶格面心立方晶格體心立方晶格 第五章 鐵碳合金相圖及碳素鋼一鐵碳合金中的相與基本組織一 Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變及晶格結(jié)構(gòu) 鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 金屬在固態(tài)下發(fā)生的晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變叫同素異晶（構(gòu)）轉(zhuǎn)變。金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也是一種結(jié)晶過程，有一定的轉(zhuǎn)變溫度和過冷度；也有晶核的形成和長(zhǎng)大兩個(gè)階段。故同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變又稱為重結(jié)晶。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)缦滤尽?碳在-Fe中的固溶體稱-鐵素體，用表示。 都是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低,在727時(shí)最大為0.0218%，室溫下僅為0.0008%。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體組元：Fe、 Fe3C 相1 鐵素體：碳在-Fe中的固溶體稱

2、鐵素體, 用F 或 表示。 二 鐵碳合金中的相 22 奧氏體碳在 -Fe中的固溶體稱奧氏體。用A或 表示。是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148時(shí)最大為2.11%。 組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，鋼材熱加工都在 區(qū)進(jìn)行. 碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體33 滲碳體：即Fe3C, 含碳6.69%Fe3C硬度高、強(qiáng)度低(b35MPa), 脆性大, 塑性幾乎為零Fe3C是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C(石墨), 該反應(yīng)對(duì)鑄鐵有重要意義。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。 鑄鐵中的石墨鋼中

3、的滲碳體41 珠光體P：珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。其顯微組織如圖，珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間。 圖 珠光體的顯微組織三 鐵碳合金中的基本組織52 萊氏體Ld 萊氏體在7270C以上，由奧氏體與滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為高溫萊氏體Ld；在7270C以下，該組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍楣怏w與滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為低溫萊氏體Ld。其顯微組織如圖，其力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度較高，脆性較大。 圖萊氏體的顯微組織6一 Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖鐵碳合金碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。含碳量為0.0218%2.11%的稱鋼;含碳量為 2.11%6.69%的稱鑄鐵。鐵

4、和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它們都可以作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- Fe3C相圖。二 鐵碳合金相圖7 鐵碳合金相圖：表示在平衡狀態(tài)下鐵碳合金的化學(xué)成分、相、組織與溫度的關(guān)系圖。利用它可以研究鋼和鑄鐵的內(nèi)部組織及其變化規(guī)律，從而為更好的利用它們，并為制定熱處理、壓力加工等工藝規(guī)程打下基礎(chǔ)。在工程中一般研究的鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際上都是鐵與滲碳體兩組元構(gòu)成的狀態(tài)圖，如圖所示。89 點(diǎn)：14個(gè) 線：兩條磁性轉(zhuǎn)變線；三條等溫轉(zhuǎn)變線；其余三條線：GS,ES,PQ相區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3個(gè)三

5、相區(qū)。 相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖; 組織圖標(biāo)注:組織組成物標(biāo)注的相圖。二 Fe-Fe3C相圖分析101 特征點(diǎn)LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + 11122 特征線 液相線ABCD， 固相線AHJECFD 三條水平線：HJB：包晶線LB+H J ECF：共晶線LC E+Fe3C共晶產(chǎn)物是 與Fe3C的機(jī)械混合物，稱作萊氏體, 用Ld表示。為蜂窩狀, 以Fe3C為基，性能硬而脆。萊氏體13PSK：共析線 S FP+ Fe3C共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是 與Fe3C的機(jī)械混合物，稱作珠光體，用P表示。珠光體L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3C珠光體的組織特點(diǎn)是兩相

6、呈片層相間分布,性能介于兩相之間。 PSK線又稱A1線 。14 其它相線GS,GP 固溶體轉(zhuǎn)變線, GS又稱A3線。HN,JN 固溶體轉(zhuǎn)變線，ES碳在 -Fe中的固溶線。又稱Ac m線。PQ碳在-Fe中的固溶線。15 三個(gè)三相區(qū)：即HJB (L+)、ECF(L+ Fe3C)、PSK(+ Fe3C)三條水平線 3 相區(qū) 五個(gè)單相區(qū)： L、Fe3C 七個(gè)兩相區(qū): L+、L+、L+Fe3C、 +、+Fe3C、+ 、+Fe3C 16三 鐵碳合金結(jié)晶過程分析鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：工業(yè)純鐵(平均含碳量0.1%時(shí)，用一位數(shù)字表示,如2Cr13（平均含碳量為0.20%） 當(dāng)0.1%含碳量上限 0.03%時(shí)，以“0”表示，如0Cr18Ni9（含碳量上限為0.08%） 當(dāng)0.03%含碳量上限0.01%時(shí)（超低碳），以“03”表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限為0.03%） 當(dāng)含碳量上限0. 01%時(shí)(極低碳)，以“01”表示，如01Cr19Ni11（含碳量上限為0.01%）。汽輪機(jī)葉片78* 珠光體耐熱鋼含碳量的標(biāo)注同結(jié)構(gòu)鋼。如15CrMo注：舊標(biāo)準(zhǔn)含碳量表示方法為：當(dāng)含碳量0.08%時(shí)，以“0”表示，如0Cr18.當(dāng)含碳量0.03%時(shí)，以“00”表示，