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1、金属工艺学金属工艺学第第5 5章章 铁碳合金铁碳合金 本章知识点本章知识点纯铁的同素异晶转变纯铁的同素异晶转变Fe C 相图的基础知识。相图的基础知识。形成形成Fe-Fe3C 相图组元和基本组织的结构相图组元和基本组织的结构与性能。与性能。Fe-Fe3C 相图的建立与分析。相图的建立与分析。碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。Fe-Fe3C 相图的应用。相图的应用。5.1 铁碳合金的基本相一一.组元组元 *铁铁 *渗碳体渗碳体二二.基本组织基本组织1.铁素体铁素体 (F)碳溶于碳溶于Fe中的间隙固溶中的间隙固溶体。体。2.奥氏体奥氏体 (A)碳溶于碳
2、溶于-Fe中形成中形成的的间间隙固溶体。隙固溶体。奥氏体组织金相图奥氏体组织金相图3.渗碳体渗碳体 (Fe3C)铁与碳形成的金铁与碳形成的金属化合物。属化合物。渗碳体组织金相图渗碳体组织金相图4.珠光体珠光体 (P)铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体组成的机械混合物。5.莱氏体莱氏体 (Ld)奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。5.2 铁碳合金状态图分析铁碳合金状态图分析 一一.Fe-Fe3C 相图的建立相图的建立v共晶共晶反应相图反应相图v共析共析反应相图反应相图 Fe-Fe3C 相图相图FeTFe3C Fe-Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ114
3、8727LAL+AL+Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T(A+Fe3C)LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+Fe3C(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶共晶相图相图共析相图共析相图匀晶相图匀晶相图(P+Fe3C)Fe-Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK(P+Fe3C)P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C(F+Fe3C)
4、A+Fe3CL+Fe3C(A+Fe3C)Fe-Fe3C 相图相图二、Fe-Fe3C 相图的分析相图的分析五个五个重要的成份点重要的成份点:P、S、E、C、K。四条重要的线四条重要的线:EF、ES、GS、FK。两个重要转变两个重要转变:共晶转变反应式、共析共晶转变反应式、共析转变反应式。转变反应式。二个重要温度二个重要温度:1148 、727 。2.共析转变反应式共析转变反应式:AS (FP+Fe3C)P 7271.共晶转变反应式共晶转变反应式:LC (AE+Fe3C)Le 1148三三.典型铁碳合金的结晶过程分析典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁工业纯铁共析钢共析钢亚共析钢亚共析钢过共析钢过共
5、析钢共晶白口铁共晶白口铁亚共晶白口铁亚共晶白口铁过共晶白口铁过共晶白口铁1.共析钢共析钢 (Wc=0.77%)共析钢组织金相图共析钢组织金相图2.亚共析钢亚共析钢 (Wc=0.45%)亚共析钢组织金相亚共析钢组织金相图图3.过共析钢过共析钢 (Wc=1.2%)过共析钢组织金相过共析钢组织金相图图4.共晶白口铁共晶白口铁 (Wc=4.3%)共共晶晶白口铁组织金白口铁组织金相图相图5.亚共晶白口铁亚共晶白口铁 (Wc=3.0%)亚共晶白口铁组织金相图亚共晶白口铁组织金相图6.过共晶白口铁过共晶白口铁 (Wc=5.0%)过共晶白口铁组织金相图过共晶白口铁组织金相图 组织组成物组织组成物:F;Fe3C
6、F;P 0.77-0.45F=100%=43%0.77-0.02 0.45-0.02P=100%=57%0.77-0.02相相组成物组成物:6.69-0.45F=100%=94%6.69-0.02P=1 WF=57%Fe3C=1-WF=6%0.020.450.776.695.4 碳对铁碳合金组织、性能的影响碳对铁碳合金组织、性能的影响 碳的质量分数对碳的质量分数对平衡组织平衡组织的影响。的影响。碳的质量分数对碳的质量分数对力学性能力学性能的影响。的影响。碳的质量分数对碳的质量分数对工艺性能工艺性能的影响。的影响。一一.碳的质量分数对平衡组织的影响碳的质量分数对平衡组织的影响室温下铁碳合金的平衡
7、组织 二二.碳的质量分数对碳的质量分数对 力学性能的影响力学性能的影响碳的质量分数对工艺性能的影响碳的质量分数对工艺性能的影响对对铸造性能铸造性能的影响。的影响。对对锻造性能锻造性能的影响。的影响。对对焊接性能焊接性能的影响。的影响。对对切削加工性能切削加工性能的影响。的影响。Fe-Fe3C 相图的应用相图的应用选择材料方面的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用一一.选择材料方面的应用选择材料方面的应用1.分析零件的工作条件分析零件的工作条件,根据铁碳合金成分、根据铁碳合金成分、组织、性能之间的变化规律进行选择材料。组织、性能之间的变化规律进行选择材料。2.根据铁碳合金成分、组织、性能之间根据铁碳合金成分、组织、性能之间 的变化的变化规律规律,确定选定材料的工作范围。确定选定材料的工作范围。二二.制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用