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铁碳合金非平衡组织观察与分析铁碳合金非平衡组织观察与分析一、实验目的：一、实验目的：1.研究淬火温度、冷却速度、回火温度对研究淬火温度、冷却速度、回火温度对45钢和钢和T12 钢组织的影响。钢组织的影响。2.熟悉钢热处理后的基本组织金相特征。熟悉钢热处理后的基本组织金相特征。二、实验概述：二、实验概述：1.铁碳合金相图及其作用；铁碳合金相图及其作用；2.钢热处理后的基本组织金相特征钢热处理后的基本组织金相特征（见下表）（见下表）三、实验内容及要求：三、实验内容及要求：1.认真观察分析碳钢热处理后的组织及其形貌特征；认真观察分析碳钢热处理后的组织及其形貌特征；2.完成电子实验报告完成电子实验报告FeFe3C合金平衡相图合金平衡相图亚亚共析钢共析钢过共析钢过共析钢过共晶白口铁过共晶白口铁亚亚共晶白口铁共晶白口铁工工业业纯纯铁铁共共析析钢钢共共晶晶白白口口铁铁铁碳合金非平衡组织试样铁碳合金非平衡组织试样序号序号试样名称试样名称处理状态处理状态显微组织显微组织浸蚀剂浸蚀剂145钢钢840正火正火S+F4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液245钢钢840水淬水淬M4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液345钢钢840油淬油淬M+T4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液445钢钢760水淬水淬M+F4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液545钢钢840水淬水淬+400回火回火回火回火T4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液645钢钢840水淬水淬+650回火回火回火回火S4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液7T12钢钢球球 化化 退退 火火球状球状P4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液8T12钢钢780水淬水淬淬火淬火M+K+A4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液9T12钢钢780水淬水淬+200回火回火回火回火M+K+A4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液10T12钢钢920水淬水淬粗大粗大M+A4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液11T12钢钢正火正火魏氏组织（魏氏组织（W）4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液1245钢钢锻后空冷锻后空冷魏氏组织魏氏组织W4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液1320钢钢920水淬水淬板条板条M4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液1465Mn钢钢等温淬火等温淬火B上上4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液15GCr15钢钢等温淬火等温淬火B下下4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液1620CrMnTi正火正火B粒状粒状4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液1 45钢正火钢正火（S+F）2 45钢钢840水淬水淬（混合（混合M）3 45钢钢840油淬油淬（淬火（淬火M+T）4 45钢钢760水淬水淬（淬火（淬火M+F）5 45钢钢840水淬水淬400 回火回火（回火（回火T）6 45钢钢840水淬水淬650 回火回火（回火（回火S）7 T12钢球化退火钢球化退火（球状（球状PF+粒状粒状K）8 T12钢钢780水淬水淬（淬火（淬火M+K+A）9 T12钢钢 780水淬水淬 200 回火回火（回火（回火M+K+A）10 T12钢钢920水淬水淬（粗大（粗大M+A）11 高碳钢（高碳钢（T12钢）魏氏组织钢）魏氏组织12 中碳钢（中碳钢（45钢）魏氏组织钢）魏氏组织13 低碳钢（低碳钢（20钢）板条钢）板条M组织组织14 65Mn钢钢等温淬火（上等温淬火（上B）组织组织15 GCr15钢钢等温淬火（下等温淬火（下B）组织组织16 20CrMnTi钢钢950 正火正火 （B B粒状）组织粒状）组织M形成形成A片状片状M第一节 铁碳合金的基本组织1、铁素体（、铁素体（F）：碳与：碳与-Fe形成的间隙固溶体。形成的间隙固溶体。性能性能-强度和硬度低，塑性和韧性好。强度和硬度低，塑性和韧性好。2、奥氏体（奥氏体（A）：碳与：碳与-Fe形成的间隙固溶体。高温组织，在大于形成的间隙固溶体。高温组织，在大于727时存在。时存在。性能性能-塑性好，强度和硬度高于塑性好，强度和硬度高于F。在锻造、。在锻造、轧制时常要加热到轧制时常要加热到A，可提高塑性，易于加工。，可提高塑性，易于加工。3、渗碳体（、渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的金属化合物。：铁与碳形成的金属化合物。性能性能-硬度高，脆性大。硬度高，脆性大。4、珠光体（、珠光体（P）：F与与Fe3C组成的机械混合物。组成的机械混合物。性能性能-力学性能介于两者之间。力学性能介于两者之间。5、莱氏体（、莱氏体（Ld）：A与与Fe3C组成的机械混合物。组成的机械混合物。性能性能-硬度高，塑性差。硬度高，塑性差。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第二节 铁碳相图分析引言：关于铁碳合金状态图 1、概念：表示铁碳合金在不同成分和温度下 的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通过实验的方法建立起来的。2、作用：是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第第3章章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳相图分析1、相图的坐标纵坐标：代表温度。横坐标：代表含碳量。2、几个概念 纯铁 钢 铸铁 共析钢 亚共析钢 过共析钢 共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁第第3章章 铁碳合金铁碳合金3、特性点 A点：纯铁的熔点 1538 C点：共晶点 1148 D点：渗碳体的熔点 1227 S点：共析点 727 G点：纯铁的同素异晶转变点 912 E点：C在-Fe中最大溶解度 1148 P点：C在-Fe中最大溶解度 727 Q点：室温时C在-Fe中最大溶解度第第3章章 铁碳合金铁碳合金4、特性线 ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化。GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。ES：C在A中的溶解度曲线，又称Acm线。ECF：共晶线，含C量2.11%-6.69%的铁碳合金至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物-莱氏体Ld。PSK：共析线，含C量在0.0218%-6.69%的铁碳合金至此反生共析反应，产生珠光体P，又称A1线。第第3章章 铁碳合金铁碳合金第三节 铁碳相图的应用1、选用材料、选用材料：由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。的性能来选择不同含碳量的材料。2、叛断切削加性能、叛断切削加性能：低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中碳钢中铁素体含中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。3、制定热加工工艺：、制定热加工工艺：在在铸造铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在的铸铁铸造性最好；在锻造锻造工艺方面，可以选择钢材工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。4、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。进行热处理。并且可以正确选择加热温度。第第3章章 铁碳合金铁碳合金