金属学与热处理-- 铁碳相图.ppt

第四章铁碳合金
本章是本课程的重点章

本章目的:
1 介绍铁碳相图的基本组元和基本相;
2 分析铁碳相图,讲解各种典型成分铁碳合金的结晶过程和其成分-组织-性能间关系;说明铁碳相图的基本应用;
3 介绍各种碳钢的牌号及应用。
本章重点:
(1)重要概念:铁素体奥氏体珠光体莱氏体共晶渗碳体共析渗碳体二次渗碳体
(2)熟记铁碳相图,弄清重要的温度与成分点意义,重要线的意义;铁碳合金中各种相的本质与特征;
(3)典型铁碳合金的结晶过程分析,室温平衡组织中相及组织组成物相对量的计算;熟悉各组织特征
(4)掌握铁碳合金的成分—组织-性能之间的关系
§1 铁碳合金与铁碳相图

铁碳合金——应用最广泛的合金
一铁碳合金中的基本相和基本组织
(一) 纯铁的晶体结构与性能
1 纯铁冷却中晶体结构的变化:

1538℃ 1394℃ 912℃
L →δ-Fe →γ-Fe →α-Fe
bcc fcc bcc
——纯铁在冷却中经历两次同素异构转变
A4
A3
A2(770℃)
居里点(顺磁性与铁磁性转变温度)
——具有固态相变是钢铁材料能够热处理的前提与原因之一
2 纯铁的显微组织
单相的α-Fe
3 纯铁(工业纯铁)的性能
强度低(σb=180~230MPa);
硬度低(50HBS~80HBS)、软;
塑性好(δ:30%~50%;ψ:70 %~80 % )
铁磁性
4 应用: 仪器仪表用软磁铁芯
(二) 铁碳合金中的基本相和基本组织
1 基本组元: Fe、C
2 基本相:
(1)铁素体(α或 F ) :
定义: C在体心立方α-Fe中的间隙固溶体
但C在α-Fe中的溶解度极小:
% (20℃) ~% (727℃)
性能: 强硬度低(50HBS~80HBS),
塑韧性好(ψ:70 %~80 %; Ak=160J )
——与工业纯铁同
良好塑韧性→钢中基体相
(2)奥氏体(γ或 A )
定义:C在面心立方γ-Fe中的间隙固溶体
溶碳量较大:
% (727℃) ~% (727℃)
性能: 强硬度较低;
塑性较好, 变形抗力较低, 易于锻压成形;
顺磁性。
——热加工(塑性变形) 相
——合金化后成为室温基体相(无磁性);
(3)渗碳体(Fe3C)
Fe与C形成的金属化合物,%C,
复杂正交晶系。
性能
强度低:σb= 30MPa;
硬度高:800HB
无塑性:δ=0; ψ=0; Ak=0
——硬、脆→钢中强化相
3 组织
Fe-C合金成分范围宽,相构成只三个,但性能差别大,原因:相之间具体组合方式不同,或单相或混合相存在→不同组织
(1)铁素体(F)
(2)奥氏体(A)
(3)渗碳体(Fe3C)
(4)珠光体(P) :F +Fe3C;共析反应产物
(5)莱氏体(Ld):A+Fe3C;共晶反应产物

(6)变态莱氏体(Ld′):P+Fe3C
单相组织
两相组织
二、Fe―Fe3C相图分析
实际组元:
Fe-Fe3C