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铁碳合金相图PPT课件

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铁碳合金的相图的详细讲解精品PPT课件

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S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
b
B
二、铁碳合金状态图
铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢 和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是 制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.
• 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆， 已无实用价值。
由于碳在-Fe中的溶解度很小，
因而常温下碳在铁碳合金中主 要以Fe3C或石墨的形式存在。
铸铁中的石墨
渗碳体组织金相图
珠光体的组织特点是两相 • ⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混呈合片物层，相用间P表分示布。,性能介
于两相之间。
珠光体
珠光体 ( P )
• ⑸莱氏体： 与Fe3C的机械混合物
过共析钢组织金 相图
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
共晶白口铁组织金 相图
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
亚共晶白口铁组织金 相图
7.过共晶白口铁 ( Wc = 5.0% )
过共晶白口铁组织 金相图
Fe - F选e3C择材相料图方的面应的用应用
制定热加工工艺方面的应用
§2-5 铁碳合金的组织与状态图
铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，都可作为 纯组元看待。
含碳量大于Fe3C6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More

铁碳合金相图PPT课件

铁碳合金相图PPT课件
奥氏体性能：相对于铁素体具有一定的强度和硬度，塑性 和韧性也好。 （σb=400 MPa，170~220HBS），塑性和 韧性也好（δ=40%~50%）。具有顺磁性，可作为无磁钢。5
无磁钢：没有铁磁性从而不能被磁化的稳定奥氏体钢。Fe-MnAl-C系列奥氏体，其电磁性能(磁导率)，组织稳定，力学性能 优良，磁导率低而电阻率高，在磁场中的涡流损耗极小。

0.77 c 0.77 0.0218
100%
P

c 0.0218 0.77 0.0218
100%


6.69 c 6.69 0.0218
100%
Fe3C

c 0.0218 6.69 0.0218
100%
30
亚共析钢的组织
所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体 组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同， Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。
无磁钢的用途： （1）石油钻井无线随钻侧斜系统(MWD)：是在油田钻井过程
中的专业定向仪器。一般用于定向井，而定向井需要测斜度及 方位的，测斜时仪器在无磁钻具内部可以免受外界磁场的影响 从而保证结果的准确性。 （2）高压电器和大中型变压器油箱内壁、铁芯拉板、线圈夹 件、螺栓、套管、法兰盘等漏磁场中的结构件； （3）起重电磁铁吸盘、磁选设备筒体、选箱以及除铁器、选 矿设备等；
100%
13.4%
35
过共晶白口铸铁(Wc=5%)
Ld

6.69 6.69

5.0 4.3
100%

71%
Fe3C

5.0 4.3 100% 6.69 4.3

29%

铁碳合金的相图的详细讲解 PPT

铁碳合金的相图的详细讲解 PPT
铁碳合金的相图的详细讲解
一、铁碳合金的基本组织
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
碳在-Fe中的固溶体称铁素 体, 用F 或 表示。
铁素体
是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时 最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示 低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示 为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
莱氏体
莱氏体 ( Ld )
相图的建立
相图的建立
热分析法
温 度
温
温
度
度
时间 A 90 70 50 30 B
温
度
L
a
L + S
S
A
ab : 液相线 ab : 固相线 L : 液相区 S : 固相区 L+S:液固共存区
亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )
过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )
1.工业纯铁 ( Wc < 0.0218% )
工业纯铁组织金相图
2. 共析钢 ( Wc = 0.77% )
共析钢组织金相图
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
莱氏体
（二）铁碳合金的组织转变
工业纯铁 ( ingot iron )
共析钢
( eutectoid steel )
亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )
过共析钢 ( hypereutectoid steel )
共晶白口铁 ( eutectoid white iron )

铁碳相图ppt课件

铁碳相图ppt课件
Fe3C
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
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2020/5/24
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• 珠光体是铁碳合金中室温时的一个平衡组织，其力学性能数据如下：
抗拉强度δ b 布氏硬度 HB
750-900Mpa 180-280HB
断后延伸率 A11.3 冲击韧性 a K
20%~25% 30~40J/cm²
• 由此可见，珠光体力学性能介 于铁素体与渗碳体之间，具有 较好的塑性和韧性，强度较高， 硬度适中。正火后便可得到珠 光体组织。
• 相图的左下部为共析相图。共析相图与共晶相图相似，所不同的是共晶相图是
从液相中同时析出两个固相，产物称作共晶体；而共析相图则是从一个固相中同
时析出两个新的固相，产物称作共析体。在铁碳合金中，含碳0.77%的奥氏体在
727℃时发生共析反应：
恒温
A0.77
F0.0218 + Fe3C
727℃
以上反应生成的铁素体与渗碳体组成的机械混合物共析体组织，称为珠光体，以符号P表示。
符号F或α表示。
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二、奥氏体
• 碳原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体，称做奥氏体。具有 面心立方晶格的γ-Fe的晶格间隙半径为0.052nm，比α-Fe 的间隙稍大，在1148℃时碳原子在其中的最大固溶度为 2.11%。随着温度的降低，碳在γ-Fe中的固溶度下降，在 727℃时是0.77%(共析点)。
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图2-1 Fe-Fe3C
相图
图2-2 简化的Fe-Fe3C相图
L+Fe 3C
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• 相图的右上部为共晶相图。在1148℃时，含碳量4.3%的合金发生共晶反应：
Fe3C
恒温 L4.3 1148℃
A2.11 +
以上反应生成的奥氏体与渗碳体组成的机械混合物共晶体组织，称为莱氏体，以符号Ld表示。
铁碳合金相图
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1
主要内容
• 铁碳合金的相结构 • 铁碳合金相图 • 碳钢与铸铁 • 铁碳合金相图的应用及其局限
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2
第一节 铁碳合金的相结构
• 纯铁从液态结晶后得到体心立方晶格的δ-Fe，随后随着温度 的降低发生同素异构转变，得到面心立方晶格的γ-Fe，再冷 却生成体心立方晶格的α-Fe。
Fe3C → 3Fe+C（石第二节 铁 碳 合 金 相 图
一、相图图形介绍
• 在铁碳合金系中，含碳量高于6.69%的铁碳合金脆性大，没有 使用价值。因此只研究含碳量小于6.69%的这一部分，通常称 为铁碳合金相图，也称Fe-Fe3C相图，如图2-1所示。
• 在Fe—Fe3C相图中，较稳定的化合物Fe3C与Fe是组成二元合金 的两个组元。相图有三个部分组成，左上角为包晶相图。包 晶相图与共晶相图都是具有三相平衡反应的基本相图，但是 在1400℃以上发生反应，在研究和应用中对铁碳合金的组织 和性能都没有什么影响，故不予研究。Fe—Fe3C相图可简化 为图2-2形式。
二、相图中点、线和相区的意义
• 铁碳合金相图中主要点的温度、含碳量及含义见下表。
特性点 温度（℃） 含碳量（％）
特性点含义
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点
D
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在奥氏体中的最大溶解度
G
912
0
α-Fe γ-Fe的同素异构转变点
S
727
0.77
共析点
• 奥氏体是727℃以上的平衡相，也称高温相。在高温下，奥 氏体具有极好的塑性，所以在此相区具有良好的热轧、锻 造等热加工工艺性能。在铁碳合金相图中，奥氏体通常用 符号A或γ表示。
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三、渗碳体
• 渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有复杂结构间隙 化合物，属于复杂八面体结构，含碳量6.69%。
抗拉强度σ b 180-280Mpa 屈服强度σ S 100-170Mpa
断后伸长率A11.3 30%-50%
冲击韧性αK 布氏硬度HB
160-200 J/cm2 50-80HBS
• 由此可见，铁素体有优良的塑 性和韧性，但强度，硬度较低， 在铁碳合金中是软韧相。铁素 体是912℃以下的平衡相，也 称做常温相，在铁碳相图中用
• 碳溶入α-Fe和γ-Fe中所形成的固溶体称为铁素体和奥氏体。 当含量超过铁素体和奥氏体的溶解度时，则会出现金属化合物 相Fe3C，称为渗碳体。
• 碳原子溶入δ-Fe中所形成的固溶体称为高温铁素体。它在 1394℃以上的高温出现，对工程上应用的铁碳合金的组织和性 能没有什么影响，故不作为铁碳合金的基本相。
• 渗碳体的硬度高达HB800，但脆性大，塑性和韧性几 乎是零。在铁碳合金中，它是硬脆相，是碳钢的主 要强化相。渗碳体在碳钢中的含量和形态对钢的性 能影响很大。它在铁碳合金中可以呈片状、粒状、 网状和板状形态存在。
• 在高温时，钢和铸铁中的渗碳体在一定时间会发生 下面的分解反应，析出石墨态的碳。反应式如下：
GS为奥氏体在冷却过程中析出铁素体的起始温度线，简称A3线。
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铁碳合金相图中各主要线的意义：
AECF为固相线。若温度低于AECF线时，铁碳合金凝固为固体。
ECF为共晶线。若含碳量在ECF线的范围（2.11%～6.69%）内，铁碳合金在1148℃时 即发生共晶反应，形成莱氏体。
ES为碳在奥氏体中溶解度曲线，简称Acm。从该线可以看出，在1148℃时碳在奥氏 体中的最大溶解度为2.11%，在727℃时，溶解度为0.77%，随着温度降低，碳在奥氏 体中的溶解度也降低而从奥氏体中析出渗碳体。从固溶体奥氏体中析出的渗碳体称为 二次渗碳体（Fe3CⅡ）。从液相中直接结晶出的渗碳体称为一次渗碳体（Fe3CⅠ）， 从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体（Fe3CⅢ）。
• 铁碳合金相图的基本组成相是铁素体，奥氏体和渗碳体。
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3
A N
G
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纯铁的冷却曲线
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Fe-Fe3C相图（局部）
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一、铁素体
• 碳原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，称做铁素体。由于体心立方晶格的 α-Fe的晶格间隙半径只有0.036nm，而碳原子半径为0.077nm，所以碳在铁 素体中的溶解度很小。在727℃时最大固溶度为0.0218%，而在室温时固溶度 几乎降为零。因此，常温下铁素体的力学性能与纯铁相近，其数值如下：