铁碳合金的基本组织.pdf

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1、第一节铁碳合金的基本组织一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。铁素体：碳溶于 -Fe 的间隙固溶体；F；体心立方晶格，溶碳量很少，显微组织与纯铁相似，呈明亮的多边形晶粒；性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性好。奥氏体：碳溶于 -Fe 的间隙固溶体；A；面心立方晶格，晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直；强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好，钢材多数加热到臭氏体状态进行锻造。二、金属化合物（中间相）（强化相）渗碳体：铁与碳形成的金属化合物；Fe3C；具有复杂的晶体结构，wC=6.69%；它是钢中的主要强化相，它的形态、大小、数量和分布对钢及铸铁的性能有很大影响，渗碳体

2、硬度很高，塑性、韧性很差，、Ak 接近于零，脆性很大。三、机械混合物：珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物；P；由铁素体与渗碳体片层状交替排列的共转变组织，碳合量平均为wC=0.77%；性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。莱氏体：由臭氏体和渗碳体组成的机械混合物；Ld（高温莱氏体），Ld（变态莱氏体）；变态莱氏体由渗碳体与珠光体相近，硬度很高，塑性很差。总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。第二节铁碳合金状态图一、铁碳合金状态图的建立（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。（

3、2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分温度坐标中。（3）将意义相同的临界点连接起来。二、FeFe3C 合金状态图的分析：1.点（特性点）：A 1538100Fe 的熔点；D 1227100 Fe3C 的熔点；G 912100Fe 的同素异晶转变点（重结晶温度点）；C 11484.3C 共晶点 L Ld（AC）共晶反应；F 11486.69 C 虚点；P 727100 Fe虚点；K 7276.69C 虚点、E 11482.11C 碳在 Fe 中的最大固溶量；S 7270.77C 碳在 Fe 中的最小固溶量，共析点A P 共析反应。2.线（特性线）：（1）AC 线：液相线开始结晶出

4、奥氏体：LL A。DC 线：液相线开始结晶出渗碳体：L L+C。（2）AE 线：固相线奥氏体结晶终了线：L AA。ECF 线：固相线（共晶线）：共晶反应 LLd。（3）GS 线 A3 线：从奥氏体中开始析出铁素体线。（4）ES 线Acm 线：从奥氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。（5）PSK 线 A1 线：共析线；共析反应AP（FC）共晶体。（6）PQ 线碳在铁素体中的溶解度曲线。这种由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体。3.分类：含碳量分类：工业纯铁：C 0.0218 C 钢：0.0218C 2.11 白口铁：2.11C6.69钢分类：共析钢：0.77P 亚共析钢：C0.77 P

5、C 共晶白口铁分类：共晶白口铁：4.3C Ld亚共晶白口铁：C4.3C Ld C 4.FeFe3C 状态图的应用。正确选材：.C0.25，低碳钢：塑性好，韧性好。0.25 C0.60，中碳钢：综合机械性能好。.0.60C1.4，高碳钢：硬度高，耐磨性好。3含碳量对工艺性能的影响 压力加工:低碳钢的可锻性比高碳钢好；加热到呈单相奥氏体时，便于塑性变形。铸造:铸铁的流动性比钢好，特别是靠近共晶成分的铸铁。切削加工:中碳钢的切削加工性能最好。焊接:低碳钢比高碳钢易于焊接。热处理工艺性能和热处理效果。课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。2含碳量与铁碳合金力学性能的关系当 wC0.9%时，随含碳量增

6、加，钢中渗碳体的量增多，钢的强度和硬度上升，而塑性和韧性不断下降；当wC0.9%时，因出现网状渗碳体而使钢的强度下降，硬度仍然不断增加，塑性和韧性继续降低。为保证工业用钢具有足够的强度和一定的塑性韧性，其含碳量一般1.3%。含碳量 2.11%的白口铸铁硬而脆，难以加工，所以机械工程上很少直接使用。作业：1、什么叫铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体？其性能特点怎样？2、画出 FeFe3C状态图，并分析45 钢、T12 钢由液态缓冷至室温时所得的平衡组织。3、含碳量对性能的影响如何？4试绘简化了的Fe-Fe3C 合金相图，说明图中主要点、线的意义，填出各相区的相和组织组成物。5、随着钢中含碳量的增加，钢的组织与力学性能如何变化。6、根据Fe-Fe3C 合金相图，解释下列现象：（1）钢铆钉一般用低碳钢制造；（2）在1 100时，wC=0.4%的钢能进行锻造，而wC=4.0%的铸铁不能进行锻造；（3）在室温下，wC=0.8%的非合金钢比wC=0.4%的非合金钢硬度高、比wC=1.2%的非合金钢强度高；（4）绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时都用钢丝绳（60钢、65 钢、70 钢制成）；（5）钳工锯削70、T10、T12 钢料比锯削10、20 钢费力，且锯条易磨钝。