金屬材料任務(wù)三之活動(dòng)3

2023/12/91金屬材料與熱處理任務(wù)三鐵碳合金

鐵碳合金相圖建議：4課時(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)3學(xué)習(xí)目的與要求

掌握鐵碳合金相圖的重要性。熟悉并掌握鐵碳合金的組成。熟悉并掌握Fe—Fe3C相圖中特征點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域的組織了解、熟悉并掌握Fe—Fe3C相圖的應(yīng)用（選材的依據(jù)、鑄造、鍛造、熱處理）學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)鐵碳合金相圖的重要性、鐵碳合金的組成、Fe—Fe3C相圖中特征點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域的組織Fe—Fe3C相圖的應(yīng)用（選材、鑄造、鍛造、熱處理）一、鐵碳合金相圖的組成

鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。是研究鐵碳合金的基礎(chǔ)，是研究鐵碳合金的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的圖形。鐵碳合金是人類經(jīng)過長期實(shí)踐并進(jìn)行大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的。

在鐵碳合金中，鐵和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C、Fe2C、Fe等。生產(chǎn)中實(shí)際使用的鐵碳合金的含碳量不超過5%。因?yàn)楹剂扛叩牟牧洗嘈源?，難以加工，沒有實(shí)用價(jià)值，所以只研究相圖中含碳量在0%~6.69%的部分。所以鐵碳合金相圖也可以認(rèn)為是Fe-Fe3C相圖。一）鐵碳合金相圖（全圖）黑色部分是什么組織鐵碳合金相圖（簡圖）二）鐵碳相圖分析1、相圖的坐標(biāo)縱坐標(biāo)：代表溫度。橫坐標(biāo)：代表含碳量。2、幾個(gè)概念

純鐵

鋼亞共析鋼共析鋼過共析鋼鑄鐵共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵

過共晶白口鑄鐵點(diǎn)、線、區(qū)及其意義液相線ABCD

固相線AHJECF

包晶線HJB(1495℃)

LB+δH

γJ

共晶線ECF(1148℃)

LCγE+Fe3C

共析線PSK（727℃）

γSαP+Fe3C

ES線―γ的溶解度曲線

PQ線―α的溶解度曲線GS線―先共析α析出線J點(diǎn)―包晶點(diǎn)

1495℃0.17%CC點(diǎn)―共晶點(diǎn)1148℃4.3%CS點(diǎn)―共析點(diǎn)727℃0.77%CE點(diǎn)―γ的最大溶碳量2.11%CP點(diǎn)―α的最大溶碳量

0.0218%C3、特性點(diǎn)

A點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn)1538℃C點(diǎn)：共晶點(diǎn)1148℃D點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)1227℃S點(diǎn)：共析點(diǎn)727℃G點(diǎn)：純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)912℃E點(diǎn)：C在γ-Fe中最大溶解度1148℃P點(diǎn)：C在α-Fe中最大溶解度727℃Q點(diǎn)：室溫時(shí)C在α-Fe中最大溶解度4、特性線

ACD：液相線，液相冷卻至此開始析出固相，固相加熱至此全部轉(zhuǎn)化為液相。

AECF：固相線，液態(tài)合金至此線全部結(jié)晶為固相，固相加熱至此開始轉(zhuǎn)化。

GS：A開始析出F的轉(zhuǎn)變線，加熱時(shí)F全部溶入A，又稱A3線。

ES：C在A中的溶解度曲線，又稱Acm線。

ECF：共晶線，含C量2.11%--6.69%的鐵碳合金至此發(fā)生共晶反應(yīng)，結(jié)晶出A與Fe3C混合物---萊氏體Ld。

PSK：共析線，含C量在0.0218%--6.69%的鐵碳合金至此反生共析反應(yīng)，產(chǎn)生珠光體P，又稱A1線。二、鐵碳合金分類

工業(yè)純鐵

0＜

Wc＜0.0218％

鋼―含碳量0.0218％

＜

Wc＜2.11％

鑄鐵―含碳量2.11Wc＜6.69％根據(jù)組織特征，將鐵碳合金分為七種類型：（1）工業(yè)純鐵

0＜Wc＜0.0218％（2）共析鋼Wc=0.77％（3）亞共析鋼Wc=0.0218％～0.77％（4）過共析鋼Wc=0.77％～2.11％（5）共晶白口鐵Wc=4.3％（6）亞共晶白口鐵Wc=2.11％～4.3％（7）過共晶白口鐵Wc=4.30％～6.69％Wc平均含碳量計(jì)算珠光體中鐵素體和滲碳體的相對含量？2.114.30.771148727P點(diǎn)0.02186.69KWF=SK/PK=[(6.69－0.77)/(6.69－0.0008]×100%=88%WFe3C=1－88%=12%0.02186.690.77727℃F+Fe3C相區(qū)0.4計(jì)算WC=0.4%鋼中的組織組成物―

先共析F和P的含量？WF先=[(0.77－0.40)/(0.77－0.0008)]×100%=48%WP=1－48%=52%計(jì)算相組成物―鐵素體和Fe3C的含量？WF=[(6.69－0.40)/(6.69－0.0008)]×100%=94%WFe3C=1－94%=6%1、工業(yè)純鐵冷卻組織（冷卻曲線）分析

詳細(xì)分析工業(yè)純鐵冷卻組織的變化及其性能變化2、共晶鐵冷卻的組織分析

詳細(xì)分析共晶鐵冷卻組織的變化及其性能變化123L+Fe3C(A+Fe3C?+Fe3C)=Ld(P+Fe3C?+Fe3C)=Ld′共晶白口鐵的室溫組織3、典型鐵碳合金冷卻分析請同學(xué)詳細(xì)分析各點(diǎn)鐵碳合金的冷卻組織的變化及其性能變化K1234L+Fe3C亞共晶白口鐵組織構(gòu)成：

P+Fe3C?+Ld′亞共晶白口鐵的室溫組織1234L+Fe3C

過共晶白口鐵組織構(gòu)成：Fe3CⅠ+Ld′過共晶白口鐵的室溫組織123456Wc=0.20%Wc=0.40%亞共析鋼的室溫組織0.02186.690.77727℃F+Fe3C相區(qū)0.4計(jì)算WC=0.4%鋼中的組織組成物―

先共析F和P的含量？WF先=[(0.77－0.40)/(0.77－0.0008)]×100%=48%WP=1－48%=52%計(jì)算相組成物―

鐵素體和Fe3C的含量？WF=[(6.69－0.40)/(6.69－0.0008)]×100%=94%WFe3C=1－94%=6%

過共析鋼相構(gòu)成：F+Fe3C組織構(gòu)成：Fe3C?+P硝酸酒精浸蝕苦味酸浸蝕過共析鋼的室溫組織LPLdL＇d該圖務(wù)必記住72711481227912三、含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響（一）對相構(gòu)成及平衡組織的影響注意（二）對機(jī)械性能的影響

鐵素體是軟韌相，滲碳體是硬脆相，珠光體的性能介與兩者之間。隨著含碳量的增加，鐵素體減少，滲碳體增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性降低。在鑄鐵部分，由于出現(xiàn)了以滲碳體為基體的萊氏體組織，材料有較高的硬度，但脆性很大，韌性很低，不能進(jìn)行塑性加工，而且不能承受沖擊載荷。出現(xiàn)網(wǎng)狀Fe3CⅡ鐵碳合金雙重相圖虛線的意義總結(jié)1、鐵碳合金的概念及基本組織、組成成分？2、Fe—Fe3C相圖中特征點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域的組織？3、鐵碳合金的基本組織、含碳量、化學(xué)式、存在溫度、力學(xué)性能？4、學(xué)會(huì)分析Fe—Fe3C相圖------分析共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼、共晶鐵、亞共晶