武汉理工大学工程材料第5章课件

1、工程材料工程材料机械制造基础机械制造基础 -机电工程学院 金工学部 王志海 第五章第五章 铁碳合金相图铁碳合金相图 ( Iron Carbon Phase Diagram ) Fe C 相图的基础知识。相图的基础知识。形成形成Fe - Fe3C 相图组元和基本组织的结相图组元和基本组织的结构与性能。构与性能。Fe - Fe3C 相图的建立与分析。相图的建立与分析。碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响。影响。Fe - Fe3C 相图的应用。相图的应用。铁碳合金的生产及分类。铁碳合金的生产及分类。 第一节第一节 Fe - C相图的基础知识相图的基础知识1.铁与碳

2、可以形成铁与碳可以形成 Fe3C、Fe2C、FeC 等一系列化合物。等一系列化合物。2.稳定的化合物可以作为一个独的组稳定的化合物可以作为一个独的组 元。元。3.Fe C 二元相图。二元相图。 Fe C 二元相图二元相图Fe3C Fe2CFeC温度FeC(6.69%C) Mg Si 合金相图合金相图第二节第二节 形成形成Fe - Fe3C 相图组元相图组元 和基本组织的结构与性能和基本组织的结构与性能 一一. .组元组元 * * 铁铁 ( ferrite ) * * 渗碳体渗碳体 ( Cementite )二二.基本组织基本组织1.铁素体铁素体 ( F ) ( Ferrite ) 碳溶于碳溶于

3、Fe中形成中形成的间隙固溶的间隙固溶体。体。 铁素体组织金相图铁素体组织金相图2.奥氏体奥氏体 ( A ) - Austenite 碳溶于碳溶于-Fe中形成中形成的间隙固溶的间隙固溶体。体。 奥氏体组织金相图奥氏体组织金相图3. 渗碳体渗碳体 ( ( Fe3C ) - Cementite 铁与碳铁与碳形成的金属形成的金属化合物。化合物。 渗碳体组织金相图渗碳体组织金相图4.珠光体珠光体 ( P ) - Pearite 铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体组成的机械混合物。5.莱氏体莱氏体 ( Ld ) - Ledeburite 奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体和渗碳体组成的机械

4、混合物。第第 三三 节节 Fe - Fe3C 相图的建立与分析相图的建立与分析一一. .Fe - Fe3C 相图的建立相图的建立v包晶反应相图包晶反应相图v共晶反应相图共晶反应相图v共析反应相图共析反应相图 Fe - Fe3C 相图相图FeTFe3C Fe - Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共晶相图共析相图共

5、析相图匀晶相图匀晶相图( P+Fe3C ) Fe - Fe3C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C TLdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FP0.77%CLdK( P+Fe3C )P+Ld+Fe3CLd+Fe3CP+FP+Fe3C( F+ Fe3C )A+ Fe3CL+ Fe3C( A+Fe3C ) Fe - Fe3C 相图相图二. Fe - Fe3C 相图的分析相图的分析五个重要的成份点五个重要的成份点: P、S、E、C、K。四条重要的线四条重要的线: EF、ES、GS、FK。三个重要转变三个重要转变: 包

6、晶转变反应式、共晶包晶转变反应式、共晶 转变反应式、共析转变反应式。转变反应式、共析转变反应式。二个重要温度二个重要温度: 1148 、727 。1.包晶转变反应式包晶转变反应式:LB + H AJ14953.共析转变反应式共析转变反应式:AS ( FP + Fe3C ) P 7272.共晶转变反应式共晶转变反应式:LC ( AE + Fe3C ) Le 1148三三. .典型铁碳合金的结晶过程分析典型铁碳合金的结晶过程分析工业纯铁工业纯铁 ( ingot iron )共析钢共析钢 ( eutectoid steel )亚共析钢亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )过共析钢过

7、共析钢 ( hypereutectoid steel )共晶白口铁共晶白口铁 ( eutectoid white iron )亚共晶白口铁亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )过共晶白口铁过共晶白口铁( hypereutectoid white iron )1.工业纯铁工业纯铁 ( Wc 0.6%2.按钢的质量分类按钢的质量分类: :* * 碳素钢碳素钢: : Wp = (0.035% 0.045%) Ws = (0.035% 0.050%)* * 优质碳素钢优质碳素钢: : Wp = 0.035% Ws = (0.030% 0.035%) * * 高级优质碳素钢

8、高级优质碳素钢: : Wp 0.030% Ws = ( 0.020%0.025% ) 3.按钢的用途分类按钢的用途分类:碳素结构钢碳素结构钢 ( carbon structural steel ) 用于制造各种机械零件、工程构用于制造各种机械零件、工程构 件。一般为低、中碳钢。件。一般为低、中碳钢。碳素工具钢碳素工具钢 ( carbon tool steel ) 用于制造各种工具。一般为高碳钢。用于制造各种工具。一般为高碳钢。二二) )碳素钢的编号及用途碳素钢的编号及用途 1.碳素结构钢碳素结构钢: : Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢* * 45 - Wc = 45%00* * 较高锰质量分数的优质碳素结构钢较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7%1.0%3.碳素工具钢碳素工具钢T 12