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1、铁碳合金相图及应用第1页，本讲稿共31页1相图的相关概念相图的相关概念o1 组元：组成合金的最简单、最基本，能够独立存在的物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物也可称为组元，如Fe3C看作一组元。o2合金系：由两个或两个以上组元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，称为合金系。o3相图：用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图，又称状态图或平衡图。第2页，本讲稿共31页2 2铁碳合金铁碳合金基本相基本相一.组元的性质 多晶型性纯铁的同素异构转变:室温912 体心立方（b、c、c）称9121394面心立方（f、c、c）称1394熔点体心立方（b、c
2、、c）称 第3页，本讲稿共31页二.铁与碳构成的基本相 o铁素体 铁素体是碳在 中形成的固溶体。o奥氏体 奥氏体是碳在 中形成的固溶体 o渗碳体 渗碳体是铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物，分子式Fe3C，是铁碳相图中的另一个组元。第4页，本讲稿共31页三特性点、特性线图4-1 Fe-Fe3C相图第5页，本讲稿共31页3 铁碳合金相图分析 o一、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类 o二、典型铁碳合金结晶过程分析 第6页，本讲稿共31页一、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类o纯铁 o钢n亚共析钢n共析钢n过共析钢 o白口铸铁 n亚共晶白口铁n共晶白口铁n过共晶白口铁第7页，本讲稿共31页典
3、型铁碳合金结晶过程图 图4-2第8页，本讲稿共31页二、典型铁碳合金结晶过程分析o1.含碳0.01%的工业纯铁 o2.含碳0.77%的共析钢（合金）o3.含碳0.40%的亚共析钢（合金）o4.含碳1.2%的过共析钢（合金）o5.含碳4.3%的共晶白口铁(合金）o6.含碳3.0%的亚共晶白口铁(合金）o7.含碳5.0%的过共晶白口铁（合金）第9页，本讲稿共31页1.含碳0.01%的工业纯铁 图4-3 工业纯铁结晶过程第10页，本讲稿共31页工业纯铁组织金相图工业纯铁组织金相图图4-4第11页，本讲稿共31页2.0.77%共析钢结晶过程 图4-5 共析钢结晶过程示意图 第12页，本讲稿共31页共析
4、钢金相共析钢金相组织组织图图图4-6第13页，本讲稿共31页3.亚共析钢结晶过程 图4-7亚共析钢结晶过程示意图 第14页，本讲稿共31页亚共析钢组织金相图亚共析钢组织金相图图4-8第15页，本讲稿共31页4.1.2%C的过共析钢的结晶过程 图4-9 过共析钢的结晶过程 第16页，本讲稿共31页过共析钢组织金相图过共析钢组织金相图图4-10第17页，本讲稿共31页铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500(c).0.77%C珠光体500(b)0.45%C铁素体+珠光体500d).1.2%C铁素体+二次渗碳体500图4-11第18页，本讲稿共31页5.共晶白口铁的结晶过程 图4-12 共晶
5、白口铁的结晶过程示意图 第19页，本讲稿共31页共晶白口铁组织金相图图4-13第20页，本讲稿共31页6.亚共晶白口铁结晶过程 图4-14 亚共晶白口铁结晶过程示意图 第21页，本讲稿共31页亚共晶白口铁组织金相图图4-15第22页，本讲稿共31页7.过共晶白口铁结晶过程 图4-16 过共晶白口铁结晶过程示意图 第23页，本讲稿共31页过共晶白口铁组织金相图过共晶白口铁组织金相图图4-17第24页，本讲稿共31页4 4 合金成分、组织与性能关系合金成分、组织与性能关系o含碳量对平衡组织的影响 o含碳量对铁碳合金机械性能的影响第25页，本讲稿共31页含碳量对平衡组织的影响 铁碳合金随含碳量增高，
6、其组织发生如下变化：（沿F晶界分布的基片）共析渗碳体（分布在铁素体内的片层状）（沿A晶界呈网状分布）共晶渗碳体（为莱氏体的基体）（分布在莱氏体上的粗大片状）。第26页，本讲稿共31页含碳量对平衡组织的影响图4-18 含碳量对平衡组织的影响示意图第27页，本讲稿共31页含碳量对铁碳合金机械性能的影响图4-19含碳量对铁碳合金机械性能的影响第28页，本讲稿共31页5 5 铁碳合金相图应用简介铁碳合金相图应用简介1为选材提供成分依据 2为制定热加工工艺提供依据 第29页，本讲稿共31页1为选材提供成分依据o若零件要求塑性，韧性好，如建筑结构和容器等，应选用低碳钢（0.100.25%C）；若零件要求强度、塑性、韧性都较好，如轴等，应选用中碳钢（0.250.60%C）；若零件要求硬度高、耐磨性好，如工具等，应选用高碳钢（0.61.3%C）。o白口铁具有很高的硬度和脆性，应用很少，但因其具有很高的抗磨损能力，可应用于少数需要耐磨而不受冲击的零件，如：拔丝模、轧辊和球磨机的铁球等。第30页，本讲稿共31页2.为制定热加工工艺提供依据o对铸造：确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏.o对于锻造：确定锻造温度。o对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。o对热处理：相图更为重要，这在下面一章中详细介绍。第31页，本讲稿共31页