第五章铁碳合金相图及碳素钢课件

1、体心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格 第五章 铁碳合金相图及碳素钢一铁碳合金中的相与基本组织一 Fe的同素异晶转变及晶格结构 铁的同素异晶转变 金属在固态下发生的晶格结构的转变叫同素异晶（构）转变。金属的同素异构转变也是一种结晶过程，有一定的转变温度和过冷度；也有晶核的形成和长大两个阶段。故同素异构转变又称为重结晶。铁的同素异构转变如下所示。1碳在-Fe中的固溶体称-铁素体，用表示。 都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727时最大为0.0218%，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。铁素体组元：Fe、 Fe3C 相1 铁素体：碳在-Fe中的固溶体称

2、铁素体, 用F 或 表示。 二 铁碳合金中的相 22 奥氏体碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148时最大为2.11%。 组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在 区进行. 碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体33 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。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Fe3C或石墨的形式存在。 铸铁中的石墨钢中

3、的渗碳体41 珠光体P：珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。其显微组织如图，珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。 图 珠光体的显微组织三 铁碳合金中的基本组织52 莱氏体Ld 莱氏体在7270C以上，由奥氏体与渗碳体组成的机械混合物，称为高温莱氏体Ld；在7270C以下，该组织转变为由珠光体与渗碳体组成的机械混合物，称为低温莱氏体Ld。其显微组织如图，其力学性能与渗碳体相似，硬度较高，脆性较大。 图莱氏体的显微组织6一 Fe-C相图与Fe-Fe3C相图铁碳合金碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%2.11%的称钢;含碳量为 2.11%6.69%的称铸铁。铁

4、和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。二 铁碳合金相图7 铁碳合金相图：表示在平衡状态下铁碳合金的化学成分、相、组织与温度的关系图。利用它可以研究钢和铸铁的内部组织及其变化规律，从而为更好的利用它们，并为制定热处理、压力加工等工艺规程打下基础。在工程中一般研究的铁碳合金状态图实际上都是铁与渗碳体两组元构成的状态图，如图所示。89 点：14个 线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：GS,ES,PQ相区：5个单相区，7个两相区，3个三

5、相区。 相图标注：相组成物标注的相图; 组织图标注:组织组成物标注的相图。二 Fe-Fe3C相图分析101 特征点LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+ + 11122 特征线 液相线ABCD， 固相线AHJECFD 三条水平线：HJB：包晶线LB+H J ECF：共晶线LC E+Fe3C共晶产物是 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Ld表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。莱氏体13PSK：共析线 S FP+ Fe3C共析转变的产物是 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。珠光体L+L+ L+ Fe3C+ + Fe3C + F+ Fe3C珠光体的组织特点是两相

6、呈片层相间分布,性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。14 其它相线GS,GP 固溶体转变线, GS又称A3线。HN,JN 固溶体转变线，ES碳在 -Fe中的固溶线。又称Ac m线。PQ碳在-Fe中的固溶线。15 三个三相区：即HJB (L+)、ECF(L+ Fe3C)、PSK(+ Fe3C)三条水平线 3 相区 五个单相区： L、Fe3C 七个两相区: L+、L+、L+Fe3C、 +、+Fe3C、+ 、+Fe3C 16三 铁碳合金结晶过程分析铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：工业纯铁(平均含碳量0.1%时，用一位数字表示,如2Cr13（平均含碳量为0.20%） 当0.1%含碳量上限 0.03%时，以“0”表示，如0Cr18Ni9（含碳量上限为0.08%） 当0.03%含碳量上限0.01%时（超低碳），以“03”表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限为0.03%） 当含碳量上限0. 01%时(极低碳)，以“01”表示，如01Cr19Ni11（含碳量上限为0.01%）。汽轮机叶片78* 珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMo注：旧标准含碳量表示方法为：当含碳量0.08%时，以“0”表示，如0Cr18.当含碳量0.03%时，以“00”表示，