铁碳合金相图及平衡组织分析ppt课件
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第1章 铁碳相图和铁碳合金缓冷后的组织PPT课件
效依据：预测热处理后零件的组织和性能； 确定临界冷速；选择淬火介质。
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26
3、共析钢CCT曲线与TTT曲线的对比
图2.11 共析钢过冷奥氏体CCT曲
线与TTT曲线的精比选P较PT课件
27
第四节 珠光体转变
珠光体转变：共析钢奥氏体化后，过冷到 A1至“鼻尖”之间区域等温停留时，将发 生共析转变，形成珠光体组织。
二、片状珠光体的形成过程
1、分片形成机理
图2.11 片状珠光体的形成示意图
精选PPT课件
30
图2.11 片状珠光体形成时C原子的扩散示意图
精选PPT课件
31
2、分支形成机理
与片状珠光体的形成机理相似，只是在分枝形 成机理中珠光体区域的铁素体和渗碳体具有相同 的取向，渗碳体的晶核形成后，向前长大过程中 不断分枝，而铁素体协调的在渗碳体枝间形成， 从而形成渗碳体和铁素体的两相混合组织。
图2.3 共析钢精奥选氏PP体T课等件 温形成动力学曲线和
10
等温形成图示意图
图2.4 共析钢奥氏体等温形成图
精选PPT课件
11
奥氏体等温形成动力学的影响因素： 1. 温度 2. 原始组织 3. 合金元素
精选PPT课件
12
三、奥氏体晶粒大小及其影响因素
晶粒大小及其表示方法:采用与标准金相图片 相比较的方法，来确定晶粒度的级别，晶粒度 的级别N和放大100倍时每平方英寸 （6.45cm2)视野中的平均晶粒数n的关系为：
33
四、亚(过)共析钢的珠光体转变
伪共析组织：非共析成分的合金在冷却过 程中却获得类似共析成分的组织。
离异共析：共析组织中与先共析相相同的 相依附先共析相成长，另一相孤立的分布 在先共析相之间，失去共晶组织的特征。
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26
3、共析钢CCT曲线与TTT曲线的对比
图2.11 共析钢过冷奥氏体CCT曲
线与TTT曲线的精比选P较PT课件
27
第四节 珠光体转变
珠光体转变：共析钢奥氏体化后，过冷到 A1至“鼻尖”之间区域等温停留时，将发 生共析转变，形成珠光体组织。
二、片状珠光体的形成过程
1、分片形成机理
图2.11 片状珠光体的形成示意图
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30
图2.11 片状珠光体形成时C原子的扩散示意图
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31
2、分支形成机理
与片状珠光体的形成机理相似，只是在分枝形 成机理中珠光体区域的铁素体和渗碳体具有相同 的取向，渗碳体的晶核形成后，向前长大过程中 不断分枝，而铁素体协调的在渗碳体枝间形成， 从而形成渗碳体和铁素体的两相混合组织。
图2.3 共析钢精奥选氏PP体T课等件 温形成动力学曲线和
10
等温形成图示意图
图2.4 共析钢奥氏体等温形成图
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11
奥氏体等温形成动力学的影响因素： 1. 温度 2. 原始组织 3. 合金元素
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三、奥氏体晶粒大小及其影响因素
晶粒大小及其表示方法:采用与标准金相图片 相比较的方法，来确定晶粒度的级别，晶粒度 的级别N和放大100倍时每平方英寸 （6.45cm2)视野中的平均晶粒数n的关系为：
33
四、亚(过)共析钢的珠光体转变
伪共析组织：非共析成分的合金在冷却过 程中却获得类似共析成分的组织。
离异共析：共析组织中与先共析相相同的 相依附先共析相成长，另一相孤立的分布 在先共析相之间，失去共晶组织的特征。
课题四铁碳合金相图课件
市场需求的预测
汽车工业需求
随着电动汽车和智能网联汽车的发展，对高性能、轻量化铁碳合 金材料的需求将不断增加。
航空航天需求
随着航空航天技术的进步，对高强度、耐高温的铁碳合金材料的 需求也将不断增长。
基础设施建设需求
随着全球基础设施建设的不断推进，对高强度、耐腐蚀的铁碳合 金材料的需求也将持续增加。
THANKS
化学成分和组织结构等。
数据处理
对实验数据进行整理、分析和处 理，利用数学方法绘制出相图。
图形绘制
将处理后的数据用图形的方式表 示出来，形成铁碳合金相图。
相图的解读
平衡状态
根据相图可以确定不同成分的铁碳合金在不同温度下的平衡状态 ，如单相区、两相区、固溶体区等。
相变规律
相图描述了铁碳合金在不同温度和成分下的相变规律，包括同素异 晶转变、共晶反应和共析反应等。
感谢观看
生产工艺的改进
高效成形技术
01
采用先进的成形工艺，如精密铸造、粉末冶金等，提高铁碳合
金材料的生产效率和产品质量。
节能减排技术
02
在生产过程中引入节能减排技术，降低铁碳合金生产的能耗和
污染物排放，实现绿色制造。
智能化生产
03
利用物联网、大数据等先进技术，实现铁碳合金生产的智能化
和自动化，提高生产效率和产品质量。
相图中的各个区域代表了不同成分 的铁碳合金在不同温度下的平衡状 态，包括液相区、固相区和两相区 。
特性线
特性线是相图中的一些关键温度线 ，如熔点线、共晶点线、共析点线 等，它们对确定合金的平衡状态和 相变过程具有重要意义。
相图的绘制
实验数据
铁碳合金相图的绘制需要大量的 实验数据，包括不同成分的铁碳 合金在不同温度下的物理性质、
铁碳合金的结构及其相图.pptx
D 1
2 F 3K
4 Fe3C
第36页/共44页
➢2点以下, Fe3CⅠ成分重量不再发生变化, Le变化同
共晶合金,其室温组织为Fe3CⅠ+Le’。
第37页/共44页
渗碳体分类： Fe3CⅠ（块状） Fe3C共晶（鱼骨状） Fe3CⅡ（网状） Fe3C共析（层状） Fe3CⅢ（短杆状或粒状）
第38页/共44页
温度下降, Fe3CⅡ量增加。
到4点， 成分
沿ES线变化到
S点，余下的
转变为P。
在共析温度下Fe3CⅡ的相对量？
第25页/共44页
过共析钢的结晶过程
第26页/共44页
➢过共析钢室温组织为P+ Fe3C Ⅱ。
➢Fe3CⅡ量随含碳量而增加, 含碳量为2.11%时,
Fe3CⅡ量最大：
QFe C 3 II
Fe3C
第29页/共44页
➢共 晶 转 变 结 束 时 ， 两 相 的 相 对 重 量 百 分 比 为 :
Q
6.69 4.3 6.69 2.11
100%
52.2%，QFe3C
47.8%
C点以下, 成分沿ES线变化，共晶 将析出Fe3CⅡ。 Fe3CⅡ与共晶Fe3C 结合，不易 分辨。
第30页/共44页
度升高，塑性、韧性下降。
0.77%C时，组织为100% P, 钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续 网状，强度下降, 但硬度仍上 升。
＞2.11%C，组织中有以Fe3C 为基的Le’,合金太脆。
第42页/共44页
⒊ 含碳量对工艺性能的影响
• ① 机加工性能: 中碳钢好
车
铣 钻
S点以下，共析 中析出Fe3CⅢ， 与共析Fe3C结合不易分辨。室 温组织为P。
2 F 3K
4 Fe3C
第36页/共44页
➢2点以下, Fe3CⅠ成分重量不再发生变化, Le变化同
共晶合金,其室温组织为Fe3CⅠ+Le’。
第37页/共44页
渗碳体分类： Fe3CⅠ（块状） Fe3C共晶（鱼骨状） Fe3CⅡ（网状） Fe3C共析（层状） Fe3CⅢ（短杆状或粒状）
第38页/共44页
温度下降, Fe3CⅡ量增加。
到4点， 成分
沿ES线变化到
S点，余下的
转变为P。
在共析温度下Fe3CⅡ的相对量？
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过共析钢的结晶过程
第26页/共44页
➢过共析钢室温组织为P+ Fe3C Ⅱ。
➢Fe3CⅡ量随含碳量而增加, 含碳量为2.11%时,
Fe3CⅡ量最大：
QFe C 3 II
Fe3C
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➢共 晶 转 变 结 束 时 ， 两 相 的 相 对 重 量 百 分 比 为 :
Q
6.69 4.3 6.69 2.11
100%
52.2%，QFe3C
47.8%
C点以下, 成分沿ES线变化，共晶 将析出Fe3CⅡ。 Fe3CⅡ与共晶Fe3C 结合，不易 分辨。
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度升高，塑性、韧性下降。
0.77%C时，组织为100% P, 钢的性能即P的性能。
＞0.9%C，Fe3CⅡ为晶界连续 网状，强度下降, 但硬度仍上 升。
＞2.11%C，组织中有以Fe3C 为基的Le’,合金太脆。
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⒊ 含碳量对工艺性能的影响
• ① 机加工性能: 中碳钢好
车
铣 钻
S点以下，共析 中析出Fe3CⅢ， 与共析Fe3C结合不易分辨。室 温组织为P。
铁碳合金相图及平衡组织分析18页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
铁碳金相图及平衡组织分析
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
《铁碳合金的基本组织和相图》课件.ppt
上的相相互均匀混合形成的混合组织，其中 各个相仍然保持其各自相的结构特征，但是 它们相互间仅仅发生了机械均匀的混合而已。 机械混合物的性能决定于组成混合物各部分 的性能、数量、大小和形态。
合金的结构
合金的结晶 合金的结晶过程也是在过冷的条件下形成晶 核和晶核长大的过程。但合金的结晶过程较 为复杂, 通常运用合金相图来分析合金的结 晶过程。我们将在下面以铁碳合金为例进行 详细分析和讲解
合金的结构
间隙固溶体：溶质原子 不占据正常的晶格结点， 而是嵌入晶格间隙中， 由于溶剂的间隙尺寸和 数量有限，所以只有原 子半径较小的溶质（如 碳、氮、硼等非金属元 素）才能溶入溶剂中形 成间隙固溶体，且这种 固溶体的溶解度有限。
合金的结构
[固溶体的性能]：固溶体与纯金属相比，不仅具有 高的强度和硬度，还有良好的塑性与韧性。一般合 金都是以固溶体作为基体相。
铁碳合金的基本组 织和相图
本节难点：铁碳合金状态图的理解；
铁碳合金由于其资源广泛、 冶炼方便、价格低廉、性能优 越，在工业生产中广泛使用。
合金的结构
纯金属虽然得到了一定的应用，但 是它的机械性能较差，而且价格昂贵。 因此在工业生产上应用的大都是合金。
合金定义：由两种或两种以上的金属元 素或金属与非金属元素组成的、具有金 属特征的物质称为合金。
2 奥氏体: 碳溶于 -Fe中形成的间隙固溶体称奥氏体。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、硬度低、塑性、韧性
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
3. 渗碳体 是铁与碳的金属化合物, 含碳6.69%，用Fe3C表示。 Fe3C具有复杂的晶格结构,硬度很高、脆性大，塑性、韧性几 乎为零,不能单独使用.是钢中的主要强化相.
合金的结构
合金的结晶 合金的结晶过程也是在过冷的条件下形成晶 核和晶核长大的过程。但合金的结晶过程较 为复杂, 通常运用合金相图来分析合金的结 晶过程。我们将在下面以铁碳合金为例进行 详细分析和讲解
合金的结构
间隙固溶体：溶质原子 不占据正常的晶格结点， 而是嵌入晶格间隙中， 由于溶剂的间隙尺寸和 数量有限，所以只有原 子半径较小的溶质（如 碳、氮、硼等非金属元 素）才能溶入溶剂中形 成间隙固溶体，且这种 固溶体的溶解度有限。
合金的结构
[固溶体的性能]：固溶体与纯金属相比，不仅具有 高的强度和硬度，还有良好的塑性与韧性。一般合 金都是以固溶体作为基体相。
铁碳合金的基本组 织和相图
本节难点：铁碳合金状态图的理解；
铁碳合金由于其资源广泛、 冶炼方便、价格低廉、性能优 越，在工业生产中广泛使用。
合金的结构
纯金属虽然得到了一定的应用，但 是它的机械性能较差，而且价格昂贵。 因此在工业生产上应用的大都是合金。
合金定义：由两种或两种以上的金属元 素或金属与非金属元素组成的、具有金 属特征的物质称为合金。
2 奥氏体: 碳溶于 -Fe中形成的间隙固溶体称奥氏体。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、硬度低、塑性、韧性
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
3. 渗碳体 是铁与碳的金属化合物, 含碳6.69%，用Fe3C表示。 Fe3C具有复杂的晶格结构,硬度很高、脆性大，塑性、韧性几 乎为零,不能单独使用.是钢中的主要强化相.
金属材料与热处理第4章铁碳合金课件.ppt
4.2 二元合金相图
4.2.1 二元合金相图的表示方法 4.2.2 二元合金匀晶相图分析 4.2.3 二元合金共晶相图分析
4.2.1 二元合金相图的表示方法
合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温 度和成分之间的关系，简称相图或状态图。
它是了解合金中各种组织的形成与变化规律的有效工 具，是合金在极缓慢冷却、接近平衡条件下测绘的，又 称平衡图。
a)间隙固溶体 b)置换固溶体 溶质原子对晶格畸变影响示意图
4.1.3 金属化合物
合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质 称为金属化合物。
金属化合物可用化学分子式来表示。金属化合物的晶格类 型不同于任一组元，一般具有复杂的晶格结构，其性能具有 “三高一稳定”的特点，即高熔点、高硬度、高脆性和良好 的化学稳定性。
相：合金中化学成分、结构相同的组成部分称为相，相与 相之间具有明显的界限。
合金的组织是指合金中不同相之间相互组合而成的综合 体 。各相的数量、形状、大小及分布方式的不同形成了 合金组织。
4.1.2 固溶体
固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的
晶格中所形成的均匀固相，称为固溶体。溶入
的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。固溶
1点以上
1～2点
2～3点
共析钢结晶示意图
3点以下
珠光体显微组织
2. 亚共析钢的结晶过程分析
亚共析钢（含碳量0.0218%＜C＜0.77%）的冷却过程如 图4-15结晶出奥氏体，到2点时结晶完毕。在2点到3点之 间，奥氏体组织不发生转变；冷却到与GS线相交的3点时， 从奥氏体中开始析出铁素体。当温度降至与PSK线相交的 4点时，剩余奥氏体的含碳量达到0.77%，此时奥氏体发 生共析转变，转变为珠光体。亚共析钢室温组织由珠光体 P和铁素体F组成。
铁碳相图ppt课件
Fe3C
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
Fe3C + α
Fe3CⅡ P
Fe3CⅡ Fe3C共析 α共析 P
组织构成图
F＋Fe3CⅢ Ld′
P
F
F先+P
解释工业纯铁、钢、白口铸铁组织上的主要差别
L+δ
A
δ
HN
1495℃ JB
T G
γ
α+γ
P
0.S77
α 0.0218
铁碳相图
2L.1E1+γ
L L +Fe3C D
4.3 C
1148℃ F
L→γ
γ1.0 →γ0.77 +Fe3CⅡ
γ
P +Fe3CⅡ
Fe3CⅡ
P
合金⑤ 共晶白口铁
1148℃发生共晶转变 1148 LC γE+ Fe3C
萊氏体 —— Ld
727
室温组织：
变态萊氏体—Ld′(P+ Fe3C ＋Fe3CⅡ)
合金⑥ 亚共晶白口铁
组织构成： P + Ld′
1148
0.77
解度曲线 K GS: 先共析α 6.69 相析出线
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
L+δ
J点―包晶点
A 1495℃
δ
B
L
HN J
L+γ
L +Fe3C D
1495℃ 0.17% C
T
γ
2.1 1E
4.3 C
1148℃ F
C点―共晶点
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C
A1 727 ℃
亚共析钢硬度与相构成或碳含量关系： HB≈80×w(F) % + 800×w(Fe3C) %
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.
4
15钢（4%硝酸酒精溶液）
.
5
45钢（4%硝酸酒精溶液）
.
6
65钢（4%硝酸酒精溶液）
.
7
T8钢（4%硝酸酒精溶液）
.
8
T12钢（4%硝酸酒精溶液）
.
9
T12钢（碱性苦味酸钠水溶液）
.
10
共晶白口铁（4%硝酸酒精溶液）
.
11
亚共晶白口铁（4%硝酸酒精溶液）
.
12
过共晶白口铁（4%硝酸酒精溶液）
.
13
不同含碳量的铁碳合金平衡组织形貌特征
.
14
该试样共两套（20块）
.
15
Fe—Fe3C合金平衡相图
共
析
工
钢
业
纯
铁 亚共析钢
过共析钢
.
共 晶 白 口 铁
亚共晶白口铁
过共晶白口铁
2
铁碳合金平衡组织试样
序号 试样名称 处理状态 显微组织
浸蚀剂
1 工业纯铁
2
15钢
3
45钢
4
65钢
5 T8钢
6 T12钢
7 T12钢
8 亚共晶白口铁
9 共晶白口铁
10 过共晶白口铁
退火 退火 退火 退火 退火 退火 退火 退火 退火 退火
F
4%硝酸酒精溶液
F+P
4%硝酸酒精溶液
F+P
4%硝酸酒精溶液
F+P
4%硝酸酒精溶液
P
4%硝酸酒精溶液
P+Fe3CⅡ （白网） 4%硝酸酒精溶液
P+Fe3C Ⅱ （黑网）
P+Fe3CⅡ+L´d L´d . L´d+ Fe3CⅠ
碱性苦味酸钠水溶液4%硝酸精溶液 4%硝酸酒精溶液3
4%硝酸酒精溶液
工业纯铁（4%硝酸酒精溶液）
铁碳合金相图及平衡组织分析
一、实验目的： 1. 熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程 及组 织变化的能力； 2. 掌握碳钢和白口铁的显微组织特征。
二、实验概述： 1. 铁碳合金相图及其作用； 2. 按含碳量不同，铁碳合金可分为； 3. 工业纯铁、碳钢和白口铁的显微组织特征。
三、实验内容及要求： 1. 讨论Fe—Fe3C相图； 2. 分析工业纯铁、碳钢和白口铁的室温组织及其形貌特征； 3. 完成电子实验报告