钢铁知识必备—铁碳相图
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钢铁知识必备—铁碳相图
铁碳相图
铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具,是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础,对于轧钢来说也是制定各种轧制温度、加热制度、热处理的物理依据。
一、Fe-Fe3C相图的组元
1.Fe组元
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。
工业纯铁的机械性能特点:强度低、硬度低、塑性好。
2.C
C在Fe-C合金中的存在形式有三种:
①C溶入Fe的不同晶格中形成固溶体;
②C与Fe形成金属化合物,渗碳体(Fe3C);
③C以游离态石墨存在于合金中。
渗碳体(cementite)在铁碳合金中是一种亚稳定相,熔点高,硬而脆,塑性、韧性几乎为零。在长时间高温下可分解为铁和石墨:Fe3C→Fe + C
石墨的性能特点为耐高温,可导电,有一定的润滑性,但其强度、硬度、塑性和韧性都极低。
二、Fe-Fe3C相图中的相
1.液相L
2.δ相高温铁素体(C固溶到δ -Fe中——δ相)
C在δ-Fe中的间隙固溶体,晶体结构也为bcc,δ相出现的温度较高,组织形貌一般不观察,也有称高温铁素体。
3.α相铁素体F (C固溶到α-Fe中——α相)
C在α-Fe中的间隙固溶体,晶体结构为bcc,仅由α相形成的组
织称为铁素体,记为 F (Ferrite)或α。
强度、硬度低、塑性好(室温:C%=0.0008%, 727度:C%=0.0218%)
4.γ相、A奥氏体(C固溶到γ-Fe中——γ相)强度低,易塑性变形。
C在γ-Fe中的间隙固溶体,晶体结构为fcc,仅由γ相形成的组织称为奥氏体,记为 A (Austenite)或γ。
5.Fe3C
铁和碳生成的间隙化合物,其中碳的重量百分比为6.69%,晶体结构是复杂斜方晶系,仅由Fe3C相构成的组织称为渗碳体,依然记为Fe3C,也有写为Cm (Cementite)。
三、相图分析
1.三条水平线和三个重要点
(1)包晶转变线HJB:
这是一包晶反应,发生在高温,并且在随后的冷却过程中组织还会发生变化。
(2)共晶转变线ECF
共晶反应,产物共晶体组织称为莱氏体,记录Ld(Ledeburite)
1148摄氏度,C%=2.11---6.69% ,
L4.3---- A2.11+Fe3C(共晶渗碳体)——Le4.3 高温莱氏体 Ld (3)共析转变线PSK,
共析反应,产物为两相层片交替分布的共析体组织称为珠光体,记录P(Pearlite)。
2.液固相线
液相线ACD 固相线AECF
3.溶解度线
ES线碳在A中的固溶线,1148摄氏度,2.11%——727摄氏度,0.77%,Fe3CII PQ线碳在F中的固溶线,727摄氏度,0.0218%——
0.0008%室温,Fe3CIII 。
4.GS线
GS线是合金冷却时自奥氏体中开始析出铁素体的温度线,通常称A3线。
5. 特征点
6.特征线
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