Fe-C相图_精品文档.ppt

Fe-C相图_精品文档.ppt

《Fe-C相图_精品文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Fe-C相图_精品文档.ppt（100页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

铁碳相图铁碳相图iron-carbondiagramiron-carbondiagram主要的内容主要的内容1.1.铁碳合金状态图铁碳合金状态图2.2.铁碳合金的结晶过程和组织变化铁碳合金的结晶过程和组织变化3.3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系铁碳合金的成分、组织与性能间的关系FeCFeC合金概述合金概述钢钢（Steels）Steels）和和铸铸铁铁（CastCastirons）irons）是是现现代代机机械械制制造造工工业业中中应应用用最最广广的的金金属属材材料料，虽虽然然种种类类很很多多，成成分分不不一一，其其基基本本组组成成都都是是铁铁（Fe）Fe）和和碳碳（C）C）两两种种元元素素，故故统统称称为为铁铁碳碳合合金金（alloysoftheironalloysoftheironcarbonsystemcarbonsystem）。

铁铁碳碳相相图图（iron-carboniron-carbondiagram）diagram）描描述述了了钢钢铁铁材材料料的的成成分分、温温度度与与组组织织（相相）之之间间的的关关系系，是是了了解解钢钢铁铁材材料料的基础。

的基础。

FeCFeC合金概述合金概述在在铁铁碳碳合合金金中中，FeFe与与CC可可以以形形成成一一系系列列化化合合物物：

Fe3CFe3C、FeFe22CC、FeCFeC。

所所以以，Fe-CFe-C相相图图可可以以划划分分成成Fe-FeFe-Fe33C,C,FeFe33C-FeC-Fe22C,C,FeFe22C-C-FeCFeC和和FeCFeC-C-C四四个个部部分分。

由由于于化化合合物物是是硬硬脆脆相相，后后面面三三部部分分相相图图实实际际上上没没有有应应用用价价值值（工工业业上上使使用用的的铁铁碳碳合合金金含含碳碳量量不不超超过过55），因因此此，通通常常所所说的铁碳相图就是说的铁碳相图就是Fe-FeFe-Fe33CC部分部分。

Fe-FeFe-Fe33CC相图相图1.FeC1.FeC合金中的组元合金中的组元铁碳合金中组元：

铁碳合金中组元：

纯铁纯铁（Fe）Fe）渗碳体（渗碳体（FeFe33CC）

（1）

（1）纯铁（纯铁（FeFe）纯铁（纯铁（pureironpureiron）纯纯铁铁固固态态下下具具有有同同素素异异构构转转变变（allotropictransformationallotropictransformation）纯纯铁铁具具有有磁磁性性转转变变（770770磁磁性性转转变变、magnetictransformationmagnetictransformation）。

纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变纯铁的冷却曲线及晶体结构变化纯铁的冷却曲线及晶体结构变化概念铁素体：

碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。

奥氏体：

碳在-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。

渗碳体：

碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。

珠光体：

铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）莱氏体：

渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）

（2）

（2）渗碳体渗碳体（Fe3C）Fe3C）AA渗渗碳碳体体（cementitecementite）是是FeCFeC合合金金中中碳碳以以化合物化合物（FeFe33C）C）形式出现的。

形式出现的。

Fe3CFe3C在在230230以以下下具具有有铁铁磁磁性性，常常用用A0A0表表示这个临界点。

示这个临界点。

Fe3CFe3C在在钢钢和和铸铸铁铁中中呈呈现现片片状状，粒粒状状，网网状和板条状。

状和板条状。

2.2.FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相在在FeFe3CFeFe3C相图中，相图中，FeCFeC合金在不同条件合金在不同条件（成分，温度成分，温度）下，可有下，可有五（六）个基本相：

五（六）个基本相：

LL相、相、相、相、相、相、相相、Fe3CFe3C相、（石墨相、（石墨GG）。

）。

（11）液相）液相（L）L）FeFe与与CC在高温下形成的液体溶液。

在高温下形成的液体溶液。

（ABCDABCD线线以上以上）（22）相相高温铁素体（高温铁素体（hightemperaturehightemperatureferriteferrite）FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相（33）奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite）奥奥氏氏体体（或或A）A）是是CC溶溶解解于于FeFe形形成成的的间间隙固溶体称为隙固溶体称为奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite）。

FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相（44）铁素体（）铁素体（ferriteferrite）铁铁素素体体（或或FF）是是CC溶溶于于FeFe形形成成的的间间隙固溶体称为隙固溶体称为铁素体铁素体（ferriteferrite）。

（55）渗碳体）渗碳体（cementitecementite）前面已讨论过前面已讨论过（66）石墨（石墨（CC）在一些条件下，碳可以以游离态在一些条件下，碳可以以游离态石墨石墨（graphitegraphite）（hcphcp）稳定相存在。

所以石墨稳定相存在。

所以石墨在于在于FeCFeC合金铸铁中也是一个基本相。

合金铸铁中也是一个基本相。

3.3.FeFe3CFeFe3C相图分析相图分析如图为如图为FeFe3CFeFe3C相图相图全貌。

根据分析围绕三条全貌。

根据分析围绕三条水平线可把水平线可把FeFe3CFeFe3C相图相图分解为三个部分考虑：

左分解为三个部分考虑：

左上角的包晶部分，右边的上角的包晶部分，右边的共晶部分，左下角的共析共晶部分，左下角的共析部分。

部分。

分析点、线、区特分析点、线、区特别是重要的点、三条水平别是重要的点、三条水平恒温转变线恒温转变线、重要的相、重要的相界线界线（11）FeFe3CFeFe3C相图的点相图的点FeFe3CFeFe3C相相图图相相图图中中的的各各特特性性点点所所对对应应的的温温度度、成成分分和和意意义义如如下表：

下表：

AA、BB、CC、DD、EE、FF、GG、HH、JJ、KK、NN、PP、SS、QQ各点（表各点（表2-12-1）（22）FeFe3CFeFe3C相图的线相图的线。

A.A.三条水平线三条水平线HJB-HJB-包包晶晶转转变变线线：

（14591459）LL0.530.53+0.090.090.170.17（LLBB+HHJJ）转转变变产产物物为为奥奥氏氏体体（austenitaustenit）强度低，塑性好强度低，塑性好A.A.三条水平线三条水平线ECF-ECF-共共晶晶转转变变线线：

（11481148），LL4.34.32.112.11+Fe+Fe33CC（LLCCEE+FeFe33CC）转转变变产产物物为为莱莱氏氏体体（ledeburiteledeburite），用用LdLd表示。

表示。

硬、脆、无法加工硬、脆、无法加工A.A.三条水平线三条水平线PSK-PSK-共共析析转转变变线线（AA11线线）:

）:

（727727）0.770.770.02180.0218+Fe+Fe33CC（SSPP+FeFe33CC）转变产物为转变产物为和和FeFe33CC组成的组成的机械混合物称为机械混合物称为珠光体珠光体（pearlitepearlite），），用用PP表示。

表示。

塑性、韧性、硬度介于塑性、韧性、硬度介于和和Fe3CFe3C之间。

之间。

B.B.两条磁性转变线两条磁性转变线AA00线线（虚线虚线）:

）:

渗渗碳碳体体的的磁磁性性转转变变线线，230230以以上上无无磁磁性性，230230以下铁磁性。

以下铁磁性。

MO（AMO（A22线）：

线）：

铁铁素素体体的的磁磁性性转转变变线线。

770770以以上上无无磁磁性性，770770以下铁磁体。

以下铁磁体。

AA22温度温度又称居里点。

又称居里点。

A0、A1、A2、A3、Acm线温度依次升高。

C.C.几条重要的相界线几条重要的相界线（固态转变线固态转变线）GSGS线线（A3A3线线）：

冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出或或加加热热时时全全部部溶溶入入中中的的转变线转变线.ESES线线（AcmAcm线线）：

碳碳在在中中的的溶溶解解度度曲曲线线。

冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出FeFe33CC或或加加热热时时FeFe33CC全全部部溶入溶入中的转变线中的转变线.C.C.几条重要的相界线几条重要的相界线（固态转变线固态转变线）PQPQ线：

线：

碳碳在在中中的的溶溶解解度度线线.。

冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出FeFe33CC或或加加热热时时FeFe33CC全全部部溶溶入入中的转变线中的转变线.（33）FeFe3CFeFe3C相图中的区相图中的区FeFe3CFeFe3C相图中的区：

相图中的区：

55个单相区个单相区：

LL、Fe3CFe3C77个个两两相相区区：

L+L+、L+L+、L+Fe3CL+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C33个三相共存区个三相共存区：

L+Fe3CL+Fe3C（ECFECF线）、线）、L+L+（HJBHJB线线）、）、+Fe3C+Fe3C（PSKPSK线）线）4.4.FeCFeC合金分类合金分类FeFe、CC合合金金通通常常按按其其含含碳碳量量（WcWc）及及其其室室温温平平衡组织分为三大类：

衡组织分为三大类：

工工业业纯纯铁铁（purepureironiron）、碳碳钢钢（carboncarbonsteelsteel）、铸铸铁铁（castcastironiron）。

根根据据碳碳钢钢和和铸铸铁铁的的相相变变、组组织特征可把二者细分。

即：

织特征可把二者细分。

即：

（11）工业纯铁）工业纯铁：

（WcWc0.0218%）0.0218%）显微组织为固显微组织为固溶体溶体。

（22）钢）钢钢钢（steelsteel）是是含含碳碳量量在在（WcWc=0.0218=0.02182.11%）2.11%）之间的之间的FeFe、CC合金。

合金。

其特点是：

其特点是：

高高温温组组织织为为单单相相的的，具具有有很很好好的的塑塑性性。

因因而而可可以以进进行行锻锻造造、轧轧制制等等压压力力加加工工。

根根据据其其室室温温组织的不同，组织的不同，碳钢（碳钢（carbonsteelcarbonsteel）又可分为：

又可分为：

共析钢（共析钢（eutectoidsteeleutectoidsteel）：

）：

WcWc=0.77%=0.77%亚亚共共析析钢钢（hypoeutectoidhypoeutectoidsteelsteel）：

WcWc=0.0218=0.02180.77%0.77%过过共共析析钢钢（hypereutectoidhypereutectoidsteelsteel）：

WcWc=0.77=0.772.11%2.11%（33）白口铸铁）白口铸铁白白口口铸铸铁铁（whitewhitecastcastironiron）是是含含碳碳量量在在WcWc=2.11=2.116.69%6.69%之之间间的的FeFe、CC合合金金。

其其特特点点液液态态合合金金结结晶晶时时都都发发生生共共晶晶反反应应，液液态态时时有有良良好好的的流流动动性性，因因而而铸铸铁铁都都具具有有良良好好的的铸铸造造性性能能。

但但因因共共晶晶产产物物是是以以Fe3CFe3C为为基基的的莱莱氏氏体体组组织织，所所以以性性能能硬硬、脆脆，不不能能锻锻造造。

其其断断口口呈呈银银白白色色，故故称称为为白白口口铸铸铁。

铁。

上上述述WcWc=2.11%=2.11%具具有有重重要要的的意意义义，它它是是钢钢和和铸铸铁铁（生生铁铁）的理论分界线。

的理论分界线。

WcWc对铁碳合金机械性能