机械制造基础03.ppt

1、第3章 铁碳合金相图,知识目标,了解纯金属与合金的晶体结构，熟悉纯铁的同素异构转变。 了解铁碳合金的基本相，熟悉铁碳合金基本相的晶体结构、溶碳能力、力学性能等。 掌握铁碳合金相图的画法；熟悉特性点、特性线的含义；能够正确填写相区组织。,技能目标,学会分析铁碳合金成分、组织、性能之间关系以及典型铁碳合金的平衡结晶过程；掌握含碳量与铁碳合金平衡组织、机械性能的关系。 能够根据铁碳合金相图选用钢铁材料和制订加工工艺。 培养学生的观察能力、思维能力和运用知识分析解决问题的能力。,第3章 铁碳合金相图,主要理论及工程应用导航,非合金钢和铸铁是应用极其广泛的重要金属材料，都是以铁为基主要由铁和碳组成的铁碳

2、合金。要掌握非合金钢和铸铁的组织、性能、特点及热处理原理，首先必须了解铁碳合金中成分、组织与性能之间的相互关系。铁碳合金相图就是研究铁碳合金组织与性能关系的重要工具，它为铁碳合金的选材提供了理论依据，同时又是制定铸、锻、热处理等加工工艺的重要依据之一。本章将着重讨论铁碳相图及其应用方面的一些问题。,第3章 铁碳合金相图,3.1 生产中钢铁材料成分及成形时温度的选定说明,（1）根据铁碳合金相图所表明的某些成分-组织-性能的规律，为钢铁材料选用提供根据。 （2）根据铁碳合金相图确定合金的浇注温度。 （3）由于钢处于马氏体状态时强度较低，塑性较好，因此锻造或轧制选在单相奥氏体区内进行。 （4）根据铁

3、碳合金相图确定热处理工艺参数，如退火、正火、淬火的加热温度。,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,纯金属的晶体结构 晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架 晶胞：完整地反映晶格特征的最小几何单元 （a） 晶体中原子排列 （b）晶格 （c）晶胞,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,常见的晶格类型 （a）体心立方 （b）面心立方 （c）密排立方,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,合金的晶体结构 合金：一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的材料。 合金的组织结构：固溶体、金属化合物和混合物 合金相图：表示合

4、金组织在平衡条件下，合金的成分、结构及性能之间相互关系的图形。,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,纯铁的同素异构转变,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,铁碳合金的基本相 （1）铁素体：碳溶于 - 的固溶体，用符号 或 表示。 （2）奥氏体：碳溶于 - 的固溶体，用符号 或 表示。 （3）渗碳体：铁和碳形成的稳定化合物 ，可用符号 表示。 （4）珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物，用符号P 表示，其含碳量为0.77%。 （5）莱氏体： 在727以上时，是奥氏体与渗碳体组成的机械混合物，用符号 表示； 在727以下，是珠光体与渗碳体组成的机械混合物，用符号 表示

5、。,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,相图分析 共晶线 ECF，共晶点C 高温莱氏体 共析线 PSK，共析点S 珠光体P,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,铁碳合金分类： 铁碳平衡合金三种类型：工业纯铁、钢及白口铸铁 钢又可分成下列三种类型： 共析钢:Wc=0.77%（S点）； 亚共析钢:Wc=0.02%0.8%（PS点） 过共析钢:Wc=0.8%2.06%（SE点） 白口铸铁又可分成下列三种类型： 共晶白口铸铁（C点4.3%）； 亚共晶白口铸铁（2.11%4.3%）； 过共晶白口铸铁（4.36.69%）,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,

6、工业纯铁结晶过程,室温组织：F +,第3章 铁碳合金相图,共析钢结晶过程,室温组织：珠光体P,3.2 铁碳合金相图基础知识,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,亚共析钢结晶过程,室温组织：珠光体P+铁素体F,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,过共析钢结晶过程,室温组织：珠光体P+二次渗碳体Fe3C,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,共晶白口铸铁结晶过程,室温组织：低温莱氏体Le,第3章 铁碳合金相图,3.2 铁碳合金相图基础知识,亚共晶白口铸铁结晶过程,室温组织：珠光体P+低温莱氏体Le,第3章 铁碳合金相图,3.3 根据铁碳合金相图选用钢铁材料和制订加工工艺,钢铁选材：相图性能用途 铸件选材和确定浇注温度 确定锻造温度( 在 A 区） 制定热处理工艺 注：铁碳合金相图的局限性 相图反映的是平衡状态，与实际情况有较大差异,第3章 铁碳合金相图,含碳量对铁碳合金室温平衡组织的影响,随着含碳量增加，室温组织变化如下： F (+Fe3CIII)F +P P P +Fe3CII P +Fe3CII +LeLeLe+Fe3CI 组成相的相对含量及组织形态的变化，会对铁碳合金性能产生很大影响。,第3章 铁碳合金相图,含碳量对铁碳合