铁碳相图分析学习教案

1、会计学1铁碳相图铁碳相图(xin t)分析分析第一页，共22页。9.3铁碳合金(hjn)状态图伊春市西林职业伊春市西林职业(zhy)技术技术学校学校 吕相敏吕相敏第1页/共22页第二页，共22页。本课题重点本课题重点(zhngdin)与难点与难点教教学学重重点点Fe-Fe3C状态图特征状态图特征(tzhng)点点教教学学难难点点简化简化(jinhu)的的Fe-Fe3C状态图特征线状态图特征线 。第2页/共22页第三页，共22页。第3页/共22页第四页，共22页。 铁碳合金(hjn)的基本组织 1、铁素体 铁素体铁素体组织金相图l碳在碳在-Fe中的固溶体称铁素体中的固溶体称铁素体, 用用F 或或

2、 表示表示(biosh)。是体心立方是体心立方(lfng)间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在在727时最大为时最大为0.0218%，室温下仅为，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。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。知识准备知识准备第4页/共22页第五页，共22页。2、奥氏体（A或） 奥氏体奥氏体组织(zzh)金相图碳在碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用中的固溶体称奥氏体。用A或或 表示。表示。是面心立方晶格的间隙是面心立方晶格的间隙(jin x)固溶体。溶碳能力比铁素体大，固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148时最大为时最

3、大为2.11%。727 时为时为0.77%l组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性(sxng)好，钢好，钢材热加工都在材热加工都在 区进行区进行.l碳钢室温组织中无奥氏体。碳钢室温组织中无奥氏体。知识准备知识准备第5页/共22页第六页，共22页。3、渗碳体（Fe3C） 钢中的渗碳体渗碳体组织(zzh)金相图即即Fe3C, 含碳含碳6.69%, 用用Fe3C或或Cm表示。表示。Fe3C硬度高、强度硬度高、强度(qingd)低低(b35MPa), 脆性大脆性大, 塑性几乎为零塑性几乎为零lFe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：是一个亚稳

4、相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 该反应该反应(fnyng)对铸铁有重要意义。对铸铁有重要意义。l由于碳在由于碳在-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或石墨的形或石墨的形式存在。式存在。 知识准备知识准备第6页/共22页第七页，共22页。4、珠光体 珠光体珠光体组织(zzh)金相图铁素体与铁素体与Fe3C的机械的机械(jxi)混合物，用混合物，用P表示。表示。l珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布(fnb),性能介于性能介于两相之间。两相之间。知识准备知识准备珠

5、光体第7页/共22页第八页，共22页。5、莱氏体（Ld或Ld） 莱氏体莱氏体组织金相图 与与Fe3C的机械的机械(jxi)混合物混合物高温莱氏体：高温莱氏体：727 以上，奥氏体与渗碳体，以以上，奥氏体与渗碳体，以Ld表示表示(biosh)低温莱氏体：低温莱氏体：727 以下，珠光体与渗碳体，以以下，珠光体与渗碳体，以Ld表示表示(biosh)为蜂窝状为蜂窝状, 以以Fe3C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。知识知识(zh shi)准备准备第8页/共22页第九页，共22页。铁碳合金相图是表明平衡状态下含碳量小于铁碳合金相图是表明平衡状态下含碳量小于6.69%的铁碳合的铁碳合 金金的成分、温度

6、的成分、温度(wnd)与组织之间的关系。与组织之间的关系。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(wnd)、组织及性能之间关系的理论基础、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据理、冶炼和铸造等工艺依据.铁碳合金铁碳合金(hjn)状态图状态图含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用）时，合金太脆，已无实用价值。价值。实际实际(shj)所讨论的铁碳合金相图是所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。相图。学习新知学习新知第9页/共22页第

7、十页，共22页。第10页/共22页第十一页，共22页。ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习学习(xux)新知新知第11页/共22页第十二页，共22页。 1、主要、主要(zhyo)特性点特性点 1）A点点纯铁的熔点纯铁的熔点(rngdin)，温度，温度1538,Wc=02）G点点纯铁的同素异晶转变纯铁的同素异晶转变(zhunbin)点，冷却到点，冷却到912时时,发生发生-F-Fe 3）Q点点600时时,碳在碳在-Fe中的溶解度中的溶解度,Wc=0.0057%4）D点点渗碳体熔点渗碳体熔点,温度温度

8、1227,Wc=6.69%学习新知学习新知第12页/共22页第十三页，共22页。5）C点点共晶点，温度共晶点，温度1148，Wc=4.3%成分为成分为C的液相，冷却的液相，冷却(lngqu)到此温度时，发到此温度时，发生共晶反应：生共晶反应：LcLd（AE+Fe3C）6）E点点碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度,温度温度(wnd)1148，Wc=2.11%7）S点点共析点，温度共析点，温度727，Wc=0.77%成分为成分为S点的奥氏体，冷却点的奥氏体，冷却(lngqu)到此温度到此温度时，发生共析反应：时，发生共析反应：AsP（Fp+Fe3C）8）P点点碳在碳在-Fe中的最大溶解度中

9、的最大溶解度,温度温度727，Wc=0.0218%学习新知学习新知第13页/共22页第十四页，共22页。ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习学习(xux)新新知知第14页/共22页第十五页，共22页。 2、特性、特性(txng)线线 1）ACD线线 液相线，由各成分合金开始结晶温度液相线，由各成分合金开始结晶温度(wnd)点所组成点所组成的线，铁碳合金在此线以上处于液相。的线，铁碳合金在此线以上处于液相。2）AECF线线固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组

10、成(z chn)的线。在此线以下，合金完成结晶，的线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。全部变为固体状态。3）ECF水平线水平线共晶线，共晶线，Wc2.11%的铁碳合金，缓冷至该线的铁碳合金，缓冷至该线（1148）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。学习新知学习新知第15页/共22页第十六页，共22页。4）ES线线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。碳在线。碳在奥氏体中最大溶解度是奥氏体中最大溶解度是E点（点（wC2.11），随着温），随着温度度(wnd)的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小，将由的降低，碳在奥氏体中

11、的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳体奥氏体中析出二次渗碳体Fe3C。5）GS线线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度(wnd)线，通常线，通常称为称为A3线。线。6）PSK水平线水平线共析线，通常称为共析线，通常称为A1线。奥氏体冷却到共析线温度线。奥氏体冷却到共析线温度（727）时，将发生）时，将发生(fshng)共析转变生成珠光体共析转变生成珠光体（P），），wC0.0218%的铁碳合金均会发生的铁碳合金均会发生(fshng)共共析转变。析转变。学习新知学习新知第16页/共22页第十七页，共22页。7）GP线线0Wc0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥

12、氏体中析出的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出(xch)铁素体的终了线。铁素体的终了线。8）PQ线线碳在铁素体中的溶解度曲线。在碳在铁素体中的溶解度曲线。在727时，时，Wc=0.0218%，溶碳量最，溶碳量最大，在大，在600时，时，Wc=0.0057%。 在在727缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少，铁素体中缓冷时，铁素体随着温度降低，溶碳量减少，铁素体中多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体多余的碳将以渗碳体（三次渗碳体Fe3C）的形式）的形式(xngsh)析出。一析出。一般情况下，忽略般情况下，忽略Fe3C的存在。的存在。 以上各特性线的含义，均是指合金以上各特性线的含义，均是指合金(hjn

13、)缓慢冷却过程中的缓慢冷却过程中的相变。若是加热过程，则相反。相变。若是加热过程，则相反。 学习新知学习新知第17页/共22页第十八页，共22页。ACDEFGSPQ1148727LA4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdFP0.77%CLdK学习学习(xux)新知新知第18页/共22页第十九页，共22页。3、相区、相区 1）单相）单相(dn xin)区区有有F、A、L和和Fe3C四个单相四个单相(dn xin)区区2）两相区）两相区五个两相区：五个两相区：LA两相区、两相区、L+Fe3C两相区、两相区、A+Fe3C两相两相区、区、AF两相区、两相区、F+Fe3C两相区两相区3）三相区）三相区ECF共晶共晶(n jn)线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线（存线（L、A、Fe3C）PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存线（共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存线（A、F、Fe3C）学习学习(xux)新知新知第19页/共22页第二十页，共22页。Fe - Fe3C 相图相图(xin t)的应用的应用选择材料方面的应用选择材料方面的应用制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用拓展(tu z