科学导论-第7章3要点分析.ppt

Fe-Fe 3C相图 A:1538 、0 % C:1148 、 % E:1148 、 % F:1148 、 % G:912 、0 % J:1495 、 % N:1394 、0 % P:727 、 % S:727 、 % Q:600 、 % 重要点温度、碳质量分数 1. 铁碳合金的组元(1) Fe 铁是过渡族元素, 熔点为 1538 ℃。密度是 g/cm 3。纯铁从液态结晶为固态后, 继续冷却到 1394 ℃及912 ℃时, 先后发生两次同素异构转变。纯铁的机械性能: 强度低、硬度低、塑性好。抗拉强度σ b 180 MPa ~230 MPa 屈服强度σ 100 MPa ~170 MPa 延伸率δ30% ~50% 断面收缩率ψ70% ~80% 冲击韧度 a ×10 6 J/m 2~2×10 6 J/m 2 硬度 50 HB~80 HB (2) Fe 3C Fe 3C是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 通常称为渗碳体, 用Cm表示。渗碳体的机械性能特点是硬而脆。 800 HB 00030 MPa 硬度冲击韧度 a k断面收缩率Ψ延伸率δ抗拉强度极限σ b 2. 铁碳合金中的相(1) 液相 L液相 L是铁与碳的液溶体。(2) δ相δ相又称高温铁素体, 是碳在δ-Fe中的间隙固溶体,呈体心立方晶格, 在 1394 ℃以上存在。 F或α表示, 是碳在α-Fe中的间隙固溶体, 体心立方晶格,碳的固溶度极小, 室温时约为 % 。在 727 ℃时溶碳量最大( % )。铁素体性能是强度低、硬度低、塑性好。机械性能与纯铁大致相同。(3) α相α相也称铁素体, 用γ相常称奥氏体, 用符号 A或γ表示, 是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体, 面心立方晶格,碳的固溶度较大, 在1148 ℃时溶碳量最大达 % 。奥氏体的强度较低, 硬度不高, 易于塑性变形。(4) γ相(5) Fe 3C相 Fe 3C相是 Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 性能特点是硬而脆。渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态, 对铁碳合金的机械性能有很大影响。 3. 相图中重要的点和线(1) 重要的点●J点(包晶点) ●C点(共晶点) 共晶反应在恒温下进行, 反应过程中 L、 A、Fe 3C三相共存,三相成分一定。共晶反应产物是奥氏体与渗碳体的混和物, 称莱氏体(Le)。其中的渗碳体称共晶渗碳体。显微镜下莱氏体形态: 块状或粒状 A(727 ℃时转变成珠光体)分布在渗碳体基体上。●S点(共析点) 共析反应在恒温下进行, 反应过程中, A、F、 Fe 3C三相共存,三相成分一定。共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物, 称珠光体, 以符号 P表示。珠光体中的渗碳体称共析渗碳体。珠光体形态: 显微镜下珠光体的形态呈层片状。相间分布渗碳体片与铁素体片。珠光体性能: 强度较高, 塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。珠光体机械性能 180 HB 20% ~35% 3×10 5 J/m 2~ 4×10 5 J/m 2770 MPa 硬度延伸率δ冲击韧性 a k抗拉强度极限/σ b ●E点1148 ℃,%C 碳在γ-Fe 中的最大溶解度●P点727 ℃,%C 碳在α-Fe 中的最大溶解度●B点1495 ℃, %C 包晶转变时液态合金的成分●水平线 HJB :包晶反应线发生包晶反应。●水平线 ECF :共晶反应线发生共晶反应。●水平线 PSK :共析反应线发生共析反应。亦称 A 1线。(2) Fe-Fe 3C相图中重要的线●GS线A中开始析出 F临界温度线, 称A 3线。●ES线碳在 A中的固溶线,叫 A cm线。从 A中析出 Fe 3C,叫二次渗碳体(Fe 3C II)。亦是 A中开始析出 Fe 3C II的临界温度线。●PQ线是碳在 F中固溶线。是 F中开始析出 Fe 3C III的临界温度线。 Fe 3C III数量极少, 往往予以忽略。二、典型铁碳合金的平衡结晶过程根据 Fe-Fe 3C相图, 铁碳合金可分为 3类7种: (1) 工业纯铁[ w(C) ≤%] (2) 钢[%< w(C) ≤%] 亚共析钢 %< w(C)<% 共析钢 w(C) = % 过共析钢 %< w(C) ≤% (3) 白口铸铁[%< w(C)<%] 亚共晶白口铸铁 %< w(C)<% 共晶白口铸铁 w(C) = % 过共晶白口铸铁