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1、第四章 铁碳合金模具教研室制作人：杨晓红 第四章 铁碳合金 重点内容本章难点基本要求第一节 铁碳合金的基本知识第二节 Fe-Fe3C相图分析v1.铁碳合金的基本组织；铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、菜氏体的结构和性能特点及显微组织形貌；v2.铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成份、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；v3.铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系；v4.钢中常见杂质对钢的性能的影响；v5.碳钢的分类，编号和用途；v6.铁碳相图的应用。铁碳合金平衡结晶过程分析、用杠杆定律计算各相组成物和组织组成物的相对含量、含碳量对铁碳合金性能的影
2、响、碳钢的牌号。基本要求：1.熟练掌握铁碳合金中的相结构与性能；2.熟练掌握铁碳合金状态图并利用状态图对典型合金的结晶过程进行分析；3.掌握碳钢的牌号及用途；第一节 铁碳合金相图v众所周知，钢铁材料具有一系列优良的机械性能和工艺性能，是现代工农业生产中应用最广泛的金属材料，它们是以铁和碳作为基本元素的合金，改变其化学成分和工艺条件，就可以获得不同的组织和性能，从而能满足生产和使用的多种需要。v铁碳合金相图是研究在平衡条件下，铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系及变化规律，这里的平衡是指极其缓慢的冷却。铁碳相图是长期的生产和科学实验中总结出来的，是研究钢铁材料，制定热加工工艺的重要理论依据和工具
3、。v铁和碳可以形成Fe3C、Fe2C、FeC等金属化合物。v整个铁碳相图可以看成是由等各部分相图所组成。由于含碳量超过5%的铁碳合金机械性能和工艺性能差，没有实用价值，因此在铁碳相图中只研究相图部分，下面要分析的铁碳相图实际上就是相图，实际上普遍应用的也是相图。v由于含碳量超过5%的铁碳合金机械性能和工艺性能差，没有实用价值，因此在铁碳相图中只研究Fe-Fe3C相图部分，下面要分析的铁碳相图实际上就是Fe-Fe3C相图，实际上普遍应用的也是Fe-Fe3C相图。1、特性点2、特性线 3、铁碳合金分类vA：铁的熔点1538 0%CvB：包晶反应时液态合金的浓度，1495 0.53%CvC：共晶点1
4、148 4.30%C，在这一点上发生共晶转变，反应式：，当冷到1148时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物莱氏体vD：渗碳体熔点（计算值）1227 6.69%CvE：碳在中的最大溶解度点1148 2.11%CvF：渗碳体1148 6.69%CvG：同素异构转变点（A3）912 0%CvH：碳在中的最大溶解度为1495 0.09%CvK：渗碳体 727 6.69%CvN：同素异构转变点（A4）1394 0%CvP：碳在中的最大溶解度点 0.0218%C 727vS：共析点727 0.77%C vQ：碳在中的溶解度点 室温0.0008%CvABCD线：液相线，A
5、BCD线以上全部是液体vAHJECF：固相线，固相线以下全部是固体v整个相图主要是由包晶、共晶和共析三个恒温转变等组成。vECF线：共晶转变线，在这条线上发生共晶转变 vPSK线：共析转变线，在这条线上发生共析转变 vES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，碳在奥化体中的溶解度减少。vGS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线。vPQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，从中析出的Fe3C称为三次渗碳体，由于铁素体含碳很少，析出Fe3C的很少，一般忽略，认为从727冷却到室温的显微组织不变。v
6、1纯铁（0.0218%C）显微组织为铁素体。v2钢（0.0218%2.11%C），其特点是高温组织为单相奥氏体，具有良好的塑性，适用于锻造、轧制，工业上应用广泛。根据其室温组织又将其分为三类：v亚共析钢（0.77%C）组织为铁素体和珠光体；v共析钢（0.77%C）组织为珠光体；v过共析钢（）0.77%C）组织为珠光体和二次渗碳体；v3白口铸铁（2.116.69%）其特点是液相结晶时都有共晶转变，因共晶反应在恒温下进行，故流动性好，成分偏析小，分散缩孔少，具有较好的铸造性能，但由于渗碳体量过多，脆性大，不能锻造、轧制，工业上应用不广。v根据室温组织的不同又将其分为三类：v亚共晶白口铁（4.3%C）组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体；v共晶白口铁（4.3%C）组织为莱氏体；v过共晶白口铁（）4.3%C）组织为一次渗碳体和莱氏体；v纯铁的金相图v共析钢金相组织图 v亚共析钢金相组织图 v过共析钢金相组织图 工业纯铁的室温组织 共析钢金相组织图 亚共析钢金相组织图 过共析钢金相组织图图4-13 共晶白口铁金相组织图