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第四章铁碳合金的基本组织与状态图
变反应式。
二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
一二三四五六巧记铁碳相图:
“一”指一种合金组织渗碳体( Fe3C ): 特别需要注意从金属液态直接结晶出渗碳 体称为一次渗碳体( Fe3C Ⅰ),而从A (奥氏体)中析出渗碳体称为二次渗碳体 ( Fe3C Ⅱ)。很易把两者混淆。
“二”指二个坐标:C/%、T/0C;在画 的时候容易忘记这两坐标标注。
机械零件需要强度、塑性及韧性都较好 的材料,应选用碳含量适中的中碳钢。
工具要用硬度高和耐磨性好的材料,则 选碳含量高的钢种、高碳钢。
即需要塑性好、韧性好的材料可选低碳 钢;需要强度、硬度、塑性好的材料可选 中碳钢;需要硬度、耐磨性好的材料可选 高碳钢。
纯铁的强度低,不宜用做结构材料,但 由于其导磁率高,矫顽力低,可作软磁材 料使用,例如做电磁铁的铁芯等。
亚共析钢组织金相图
2)共析钢 含C=0.77%的钢。室温组织全部 为珠光体,一般呈片状。
共析钢组织金相图
共析钢的室温组织
3)过共析钢 含C>0.77%的钢。室温组织为 珠光体和二次渗碳体构成。由于二次渗碳 体沿奥氏体晶界析出,显微组织呈网状分 布。二次渗碳体的含量随钢中碳含量增加 而增加,C=2.11%时,其量达到最大。
过共析钢组织金相图
3.白口铸铁是C 2.11~6.69%之间的铁碳合 金。特点是液态结晶时都有共晶转变产物 为以渗碳体为基的莱氏体组织,性能很脆, 不能锻造。由含碳量和室温组织不同,分 为三种。
1)亚共晶白口铸铁 C<4.3%,室温组织由 珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体组成。 含碳量接近共晶成分的合金时,组织中莱 氏体增多,大块珠光体减少。
当碳量>2.11% 的白口铸铁,由于有较多的 渗碳体在组织中以连成基体,性能上特别 硬而脆,难以切削加工,除作为炼钢原料 一般应用不广。
3、铁碳相图的应用 (1)在选材方面 铁碳相图总结了铁碳合金组织和性能随
成分的变化规律。这样可以根据零件的服 役条件和性能要求选择合适的材料。
建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的 材料,选用碳含量较低的钢材、低碳钢。
5.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
1-5-2 Fe—Fe3C状态图 几个概念:
共晶转变:一定成分的液相在一定温度
(恒温)下同时结晶出两个固相的转变。 铁碳相图中C点。
11480C
L4.3% → Ld(A 2.11%C +Fe3C )
共析转变:一定成分的固溶体在一定的恒
同样,又有一个做鞋子的人到了非洲,他 看到那边的人都不穿鞋,开心地说这里的 机会很多、市场一定很大,于是他成功了。 所以,机会不是缺少,而在于你是否拥有 善于发现机会的眼睛。
奥氏体组织金相图
(三)渗碳体(Fe3C)
铁与碳形成的具有复杂结构的金属化合物, 含碳量6.69%。铁碳合金中,碳的含量超过碳在 铁中的溶解度时,多余的碳便形成Fe3C。渗碳体 的晶格是复杂斜方晶格,晶格中Fe和C都正离子 化,Fe3C有明显的金属特性,能导电、有金属光 泽。
生珠光体转变,影响范围包括任何成分的 铁碳合金,室温下的平衡组织都有珠光体 存在。
4.珠光体 ( P )铁素体和渗碳体组成的机械混合物
。
(五)莱氏体(Ld)(德国学者Ledebur)
奥氏体和Fe3C组成的机械混合物,此反应发生于 含碳量为2.0~6.67%的合金中。莱氏体 (ledeburite)
2、碳量对铁力学性能的影响
当碳量<0.9%,随着钢中含碳量增加, 钢的强度、硬度直线上升,塑性、韧度不 断降低难以加工。
当碳量>0.9%,因沿着晶界形成的二次 渗碳体网趋于完整,不仅使钢的塑性、韧 度进一步降低,强度也明显下降。故工业 上使用的钢含碳量低于1.3~1.4%以保证钢 材具有足够的强度一定的塑性和韧度。
创业具有较高的风险,但也有较高的回报。 随着商业经济的高速发展和知识经济的迅
猛来临,越来越多的大学生投入到创业的 浪潮中,并取得不少成功的经验,大学生 创业也因此成为热门的话题。
对机会的把握问题(例子)
有个做鞋子的人到了非洲,他发现那边的 人都不穿鞋,心想这儿的人不穿鞋那我的 鞋子肯定卖不掉,于是他就走了;
溶体。由于晶格间的最大空隙比α—Fe大, 溶碳能力较大11480C时为2.11%随温度下 降溶碳量逐渐减小7270C时为0.77%。
奥氏体存在于727~14950C的温度范围, 强度低,塑性好,伸长率为40%,硬度 (HB)为170~220,无铁磁性。
1、何谓创业?含义①
创业是创业者通过发现和识别商业机会, 成立活动组织,利用各种资源,提供产品 和服务,以创造价值的过程。
温下同时析出个新固体的转变。铁碳相图 中S点
7270C
A0.77%C → P(F0.0218%C+Fe3C )
Fe - Fe3C 相图
A
T°
L
D
L+A
E
A
G
A+
A+F S Fe3CⅡ F P ( F+ Fe3C )
P
Q P+F
P+Fe3CⅡ
1148℃
C
( A+Fe3C )
Ld
A+Ld+Fe3CⅡ
铸钢和铸铁的浇注温度,为铸造工艺提供 依据。
共晶成分的铸铁合金熔点最低,结晶温 度范围小,有良好的铸造性能。因此在铸 造生产中,经常选用接近共晶成分的铸铁。 同铸铁相比钢的熔化温度和浇注温度要高 的多,其铸造性能差,易产生收缩,因此 钢的铸造工艺比较复杂。
根据Fe- Fe3C相图可以确定合金的浇注温 度。浇注温度一般在液相线以上50℃~ 100℃。从相图上可看出,纯铁和共晶白口 铸铁的铸造性能最好,它们的凝固温度区 间最小,因而流动性好,分散缩孔少,可 以获得致密的铸件,所以铸铁在生产上总 是选在共晶成分附近。在铸钢生产中,碳 含量规定在0.15-0.6%之间,因为这个范围 内钢的结晶温度区间较小,铸造性能较好。
亚共晶白口铁组织金相图
亚共晶合金组织形态
2)共晶白口铸铁 C=4.3%,室温组织由珠光体、 二次渗碳体和共结晶渗碳体组成低温莱氏体。显 微镜下,珠光体呈黑色,白色基体为渗碳体,其 中二次渗碳体与共晶渗碳体连在一起,无本质区 别,不易分别。
共晶白口铁组织金相图
共晶合金组织形态
3)过共晶白口铸铁 C 4.3~6.69%范围,室 温组织为一次渗碳体和低温莱氏体组成。 显微组织中亮白色的条状(板状)为初生 渗碳体(Fe3CⅠ),基体为低温莱氏体, 其中黑点为珠光体、白色部分为渗碳体。
“三”指三个单项:A(奥氏体)、P(珠 光体)、Ld(莱氏体)。在铁碳合金相图 中,只有三个区域中是单项组织,其中在 7270C以下含碳量为0.77%时,其成分只有 P(珠光体),11480C以下含碳量为4.3% 时,其成分只有Ld(莱氏体),在这些地 方经常容易漏掉。
“四”指四个含碳量:0.77%、2.11%、4.3 %、6.69%;
(一)铁素体(F) 碳溶于α—Fe(体心立方晶格)中形成间
隙固溶体。
由于体心立方晶格的间隙小,溶碳能力极
差,在7270C时溶碳量为0.0218%,随着温度 的下降溶碳逐渐减小,6000C时为0.0057%, 室温时几乎为零。因此铁素体在室温时性
能几乎与纯铁相同,其强度、硬度不高, 但有良好的塑性与韧度。
机械混合物:由几个相组成的组织。
例:珠光体:铁素体(间隙固溶体)与渗 碳体(金属化合物)组成的机械混合物。
例:80钢 (含碳0.8%的碳素体) 平衡状态下:粗珠光体或细珠光体或极细
珠光体。
1-5 铁碳合金的基本组织与状态图 1-5-1铁碳合金的基本组织 液态:无限互溶 固态:碳能溶于铁的晶体中,形成间隙 固溶体,和固溶体与Fe3C构成机械混合物。
(5)ECF共晶线:金属液态结晶出奥氏体和渗 碳体的机械混合物,莱氏体(Ld)。
(6)PSK、A1共析线:当合金组织冷却到 7270C以下奥氏体(A)全部转成珠光体 (P)。
ห้องสมุดไป่ตู้
共析反应(7270C)
P
结晶
A
析出
F
Fe3C
Fe3C
L
共晶反应(1148OC) Ld 727C
L'd
1-5-3 铁碳状态图上合金的分类及其组织
P+Ld’+Fe3CⅡ Ld’
( P+Fe3C )
L+ Fe3CⅠ F
Ld+Fe3CⅠ
727℃ K
Ld’+Fe3CⅠ
0.0218%C 0.77%C 2.11%C Fe
4.3%C
6.69%C Fe3C
Fe - Fe3C 相图的分析 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 两个重要转变: 共晶转变反应式、共析转
莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏 体和渗碳体所组成的共晶体,其含碳量为ωc=4.3 %。当温度高于727℃时,莱氏体由奥氏体和渗碳 体组成,用符号Ld表示。在低于727℃时,莱氏 体是由珠光体和渗碳体组成,用符号Ld’表示,称 为低温莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳 体,所以硬度高,塑性很差
“五”指五种温度:15380C,11480C,12270C, 9120C,7270C;
六指六条线: (1)ACD液相线:其以上组织都是液态。
(2)AECF固相线:其以下组织都是固态。
(3)GS、A3线:奥氏体析出铁素体的开始线: 奥氏体析出铁素体
(4)ES、Acm线:溶解度线:奥氏体析出渗 碳体称为二次渗碳体 。
白口铸铁硬度高、脆性大,不能切削加 工,也不能锻造,但其耐磨性好,铸造性 能优良,适用于作要求耐磨、不受冲击、 形状复杂的铸件,例如拔丝模、冷轧辊、 货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。