ch6 铁碳合金相图和碳钢PPT课件
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铁碳合金相图 ppt课件
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（二）铁碳合金相图分析
2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线
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（二）铁碳合金相图分析
2、Fe-Fe3C相图中的主要特征线
PSK线是共析线（727℃） PSK线又称为A1线。 在相图中，WC=0.0218％～6.69％ 的铁碳合金都要发生共析转变。
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33
（二）铁碳合金相图分析
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48
（五）铁碳合金相图的应用
（2）在铸造方面的应用 选择浇注温度：常为液相线上50～1000C 广泛应用共晶成分的铸铁 铸钢常用含碳量为0.3-0.6%成分
（3）在锻压方面的应用 选择始锻温度： 在AE线以下150-2500C 选择终锻温度： 亚共析钢在8000C左右 过共析钢略高于PS线
3
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（2）铁素体 性能：
与纯铁相似，强度、 硬度低，而塑性和韧性好。 组织：
呈明亮的多边形晶粒， 晶界曲折。
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4
（一）铁碳合金的基本组元与基本相
（3）奥氏体
碳溶于γ—Fe中形成的间隙固溶体，用符号A表示。
727℃
溶碳量0.77%
1148℃
溶碳量2.11%
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35
（二）铁碳合金相图分析
3、Fe-Fe3C相图中的相区
(1)单相区 相图中有F、A、
L和Fe3C四个单相区。
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（二）铁碳合金相图分析
3、Fe-Fe3C相图中的相区
(2)两相区 相图中有A+F、L+A、
F+ Fe3C 、L+ Fe3C和 A+Fe3C五个两相区。
铁碳合金相图和碳钢
Fe-Fe3C•相共图晶的转区变域，中即，从根液据相特中点同和时线结的晶分出析奥，氏Fe体-Fe和3C渗相碳图有 四个单相体区组，成即的：机械混合物（共晶体），称为莱氏体（ ACD以上—Ld—）液。相其区反（应L式）为；AESG——奥氏体区（A）；GPQ—
—铁素体区（F）；DFK——LC渗碳A体E+区F。e3C
铁碳合金相图和碳钢
碳钢的分类 碳钢的分类方法很多，常用的分类方法有如下几种：
பைடு நூலகம்
1. 按钢中碳的质量 分数分类
（1）低碳钢
wC≤0.25 % （2）中碳钢
0.25 %<wC≤0.60 % （3）高碳钢
wC≥0.60 %
2. 按钢的冶金性质分类 根据钢中有害杂质硫、磷
含量多少可分为： （1）普通质量钢 wS≤0.050%，wP≤0.045 %
•••S温 素 珠σ=Α硬 表点b2k下体光=AE铬于C合=度40为点7点点.3%2（和体镍钢金5：0为共为0～为为～7渗（钢，在～1F析2在2共纯847碳Pew和恒9500-点℃）10%晶铁～JFC体1铁温0>e。）。4M点2的233片的下8C.81.具将P其A℃。熔0相F1层a分（HSe%有发反时具点图-B相1界的FS生应S1e碳有。中间点点34铁C共式在8CD的的成相，℃F碳点点析为P主-机分图w）F合成+为转e要CF械（的中将金分<渗e变2特混w区的发3属（.碳1，CC性1合域=最生于w体%即0点C物大。生的.=的7奥4及7（溶铁铁.熔%氏3其共%解。碳）点体）含析度合的。同的义体，金奥时液。）也属氏生态，是体成称在铁为恒
亚共析钢 过共析钢 共晶白口铸铁
亚共晶白口铸 铁
过共晶白口铸 铁
铁碳合金相图和碳钢
典型铁碳合金的结晶过程分析 1.2共.亚析共钢析钢 •图•图4.48.中8中合合金金I为Ⅱ共为析亚钢共，析共钢结，晶其过结程晶如过图程4如.9所图示4.1。1所示。
—铁素体区（F）；DFK——LC渗碳A体E+区F。e3C
铁碳合金相图和碳钢
碳钢的分类 碳钢的分类方法很多，常用的分类方法有如下几种：
பைடு நூலகம்
1. 按钢中碳的质量 分数分类
（1）低碳钢
wC≤0.25 % （2）中碳钢
0.25 %<wC≤0.60 % （3）高碳钢
wC≥0.60 %
2. 按钢的冶金性质分类 根据钢中有害杂质硫、磷
含量多少可分为： （1）普通质量钢 wS≤0.050%，wP≤0.045 %
•••S温 素 珠σ=Α硬 表点b2k下体光=AE铬于C合=度40为点7点点.3%2（和体镍钢金5：0为共为0～为为～7渗（钢，在～1F析2在2共纯847碳Pew和恒9500-点℃）10%晶铁～JFC体1铁温0>e。）。4M点2的233片的下8C.81.具将P其A℃。熔0相F1层a分（HSe%有发反时具点图-B相1界的FS生应S1e碳有。中间点点34铁C共式在8CD的的成相，℃F碳点点析为P主-机分图w）F合成+为转e要CF械（的中将金分<渗e变2特混w区的发3属（.碳1，CC性1合域=最生于w体%即0点C物大。生的.=的7奥4及7（溶铁铁.熔%氏3其共%解。碳）点体）含析度合的。同的义体，金奥时液。）也属氏生态，是体成称在铁为恒
亚共析钢 过共析钢 共晶白口铸铁
亚共晶白口铸 铁
过共晶白口铸 铁
铁碳合金相图和碳钢
典型铁碳合金的结晶过程分析 1.2共.亚析共钢析钢 •图•图4.48.中8中合合金金I为Ⅱ共为析亚钢共，析共钢结，晶其过结程晶如过图程4如.9所图示4.1。1所示。
《铁碳合金相》课件
奥氏体
01
02
03
奥氏体的定义
奥氏体是碳溶于γ-Fe（面 心立方晶格）中的间隙固 溶体，仍然保持γ-Fe的面 心立方晶格结构。
奥氏体的性能
奥氏体的强度和硬度较高 ，塑性和韧性较好，具有 顺磁性。
奥氏体的形成
在高温条件下，液态铁碳 合金中的碳原子有足够的 时间扩散到γ-Fe的晶格中 形成奥氏体。
渗碳体
奥氏体
具有较高的强度和硬度，但塑性 和韧性较差。在高温下具有较好 的耐腐蚀性，但在低温下容易发 生脆化。
渗碳体
具有较高的硬度和耐磨性，但塑 性和韧性较差。在高温下容易发 生氧化和腐蚀。
铁碳合金相的相变温度与组织组成
铁碳合金的相变温度是指在不同温度下，铁碳合金 中不同相之间的转变温度。
铁碳合金的组织组成是指在不同温度和成分条件下 ，铁碳合金中不同相的相对含量和分布情况。
1 2
发动机制造
铁碳合金相材料用于制造汽车发动机中的气缸、 活塞等关键部件，具有高强度、耐磨和耐腐蚀的 特性。
汽车底盘
铁碳合金相材料用于制造汽车底盘中的减震器、 悬挂系统等部件，提高汽车的稳定性和舒适性。
3
汽车电子
铁碳合金相材料用于制造汽车电子中的传感器、 执行器等部件，提高汽车的智能化和安全性。
机械制造中的应用
同素异晶转变是指铁碳 合金在固态下，由于温 度变化而发生的晶格结 构变化，导致不同晶体 结构的形成。
共析转变是指铁碳合金 中同时析出两种或多种 新相的过程，通常发生 在特定的温度和成分条 件下。
铁碳合金相的性能特点
铁素体
具有较高的塑性和韧性，强度和 硬度相对较低。在低温下具有较 好的耐腐蚀性，但在高温下容易 发生氧化和腐蚀。
第六章铁碳合金相图和碳钢.ppt
L+γ 2.11
E
L
L +Fe3C D
4.3 C
1148℃
F
G α+γ 0.77 PS
α 0.0218
γ +Fe3C A1 727℃
α+Fe3C
K 6.69
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
相图中的点（14个） （1）组元的熔点：
A (0, 1538) 铁的熔点 D (6.69, 1227) Fe3C的熔点 （2）同素异构转变点 N（0，1394）d-Fe g－Fe G（0，912） g－Fe a -Fe
PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度 ，溶解度 ） (0.0008%—0.0218%)
同素异构转变线：NH 和 NJ，GS 和 GP 3 相图中的相区
单相区（4个＋1个） L、a、g、d 、（Fe3C） 两相区（7个）L + d, L + Fe3C，L + g , d + g ,
g + Fe3C ,a + Fe3
（三）硫的影响 一般来说，硫是有害元素，它主要来自生铁原料、炼钢时加 入的矿石和燃料燃烧产物中的二氧化硫。
硫在铁中的溶解度很小。室温时，硫以硫化物夹杂的形式 存在于固态钢中。
硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓热脆。 硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响。增加 钢中的含硫量，使硫化物夹杂的含量增高，钢的范性和韧性 将降低，同时，钢材力学性能的方向性增大，钢的热加工性 能也变坏。硫对钢力学性能的影响，不仅和钢的含硫量有关， 而且还和所形成的硫化物夹杂的大小、形状和分布，并与基 体的组织有关。
（2）奥氏体(γ或 A ) 定义：C在面心立方γ－Fe中的间隙固溶体 溶碳量较大： 0.77% (727℃) ~2.11% (1148℃) 性能: 强硬度较低； 塑性较好, 变形抗力较低, 易于锻压成形; 顺磁性。
铁碳合金及碳钢教学课件PPT
成物相
对量% 0
三次渗碳体
相组成 100 物相对 量% 0
珠光体
二次渗碳体
莱氏体
一次渗碳体
Fe3C
碳质量分数对力学性能的影响
铁碳合金相图的应用
➢在选材方面的应用 ➢在铸造方面的应用 ➢在可锻性方面的应用 ➢在焊接方面的应用
第五节 碳素钢
碳质量分数大于0.0218%小于2.11%， 且不含有特意加入合金元素的铁碳合 金，称为碳素钢简称碳钢。
第3章 铁碳合金及碳钢
第一节 铁碳合金的组织 第二节 铁碳合金相图 第三节 铁碳合金的分类 第四节 典型铁碳合金的结晶过程 第五节 碳素钢
第一节 铁碳合金的组织--铁素体
碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体, 用符号α或F表示。
铁素体的胞晶
铁素体的显微组织
强度和硬度低，而塑性和韧性好。
第一节 铁碳合金的组织--奥氏体 碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体， 用符号γ或A表示。
四、Fe-Fe3C相图中的相区
➢Fe-Fe3C相图中的四个单相区： ACD线以上是液相区； AESG为奥氏体区（γ或A）； GPQG为铁素体区（α或F）； DFKL为渗碳体区（Fe3C）。
四、Fe-Fe3C相图中的相区 ➢Fe-Fe3C相图中的五个两相区
L+A两相区； L+ Fe3C两相区； A+ Fe3C两相区； A+F两相区及F+ Fe3C两相区。
A点： 纯铁的熔点，1538℃。 D点： 渗碳体的熔点，1227℃。 G点： 铁的同素异构转变点 。 E点： 碳在γ-Fe中最大溶解度点。 P点： 碳在α-Fe中最大溶解度点。
二、Fe－Fe3C相图中主要点的意义
6铁碳相图ppt课件
铁碳合金相图
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。
最新课件
1
铁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。
为。到S点
发生共析转 变：
S⇄P+Fe3C,
全部转变
为珠光体。
最新课件
17
共析钢的结晶过程
珠光体在光镜下呈指纹状. 变结束时，珠光体中相的
相对重量百分比为：
Q
SK 6.690.7788.8%, PK 6.690.0218
QF3eC 10% 088.8%11.2%
珠光体中的渗碳体称共析
＞2.11%C，组织中有以 Fe3C为基的Le’,合金太脆.
⒊ 含碳量对工艺性能的影响
① 切削性能: 中碳钢合适
中有七个组织组
+ Fe3C + Fe3C
成物区。
最新课件
40
A
L+
H
B
温N J
度 A+
L
D
L+A
A
E
C
L+ Fe3C F
A+ Fe3C
G
A+
Le
F
A+F S Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Le
P
P
F+ Fe3C
Le+ Fe3CⅠ
K
Q P+F
P+ Fe3CⅡ
Le’
P+ Fe3CⅡ+Le’
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。
最新课件
1
铁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。
为。到S点
发生共析转 变：
S⇄P+Fe3C,
全部转变
为珠光体。
最新课件
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共析钢的结晶过程
珠光体在光镜下呈指纹状. 变结束时，珠光体中相的
相对重量百分比为：
Q
SK 6.690.7788.8%, PK 6.690.0218
QF3eC 10% 088.8%11.2%
珠光体中的渗碳体称共析
＞2.11%C，组织中有以 Fe3C为基的Le’,合金太脆.
⒊ 含碳量对工艺性能的影响
① 切削性能: 中碳钢合适
中有七个组织组
+ Fe3C + Fe3C
成物区。
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A
L+
H
B
温N J
度 A+
L
D
L+A
A
E
C
L+ Fe3C F
A+ Fe3C
G
A+
Le
F
A+F S Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Le
P
P
F+ Fe3C
Le+ Fe3CⅠ
K
Q P+F
P+ Fe3CⅡ
Le’
P+ Fe3CⅡ+Le’
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Fe3C）
(6)
C（共晶点）（ gE＋LC ＋
（5）其Fe它3C点）
B(7（) 0.53，J（14包95晶）点发）生（包d晶H＋反应gJ＋时L液B ）相的成分
F（6.69,1148) 渗碳体
K (6.69,727) 渗碳体
2 相图中的线
3 液相线(ＡＢＣＤ):其上体系为液相，(结晶时液相的成分变 化线)
（3）渗碳体(Fe3C) 定义： Fe与C形成的金属化合物，含碳量6.69%， 性能：强度低：σb= 30MPa; 硬度高：800HB 无塑性：δ=0; ψ=0; Ak=0 弱的铁磁性(<230 ℃)——硬脆组织，强化相
2 组织
单相组织 （1）铁素体(F) （2）奥氏体(A) （3）渗碳体(Fe3C)
（2）同素异构转变 d (b.c.c) g(f.c.c) g (f.c.c) a (b.c.c)
NH （开始线） NJ（结束线） GS（开始线） GP（结束线）
（3）析出转变：从一个固相中析出另一个固相的转变。
析出
g
Fe3CII （二次渗碳体）
析出
a
Fe3CIII （三次渗碳体）
（4）恒温转变 1）包晶转变 → HJB 线
L dg
dH + LB 1495ºC
gJ
0.09 0.53
0.17
• 含义：由一定成分的液相和一定成分的固相生成另一个一 定成分新固相地反应---包晶转变（反应）。
• 发生包晶反应的合金成分： C%：0.09%--0.53% 的成分线与HJB线相交；
即合金
• 产物：单相奥氏体（ gJ ） • 包晶点 （J点）：（0.17，1495）
4 固相线（ＡＨＪＥＣＦ）：其下为固相，(结晶时固相的成 分变化线)
表示恒温转变的线：
HJB线 (包晶转变)， ECF线(共晶转变)， PSK线(共析转变)
固溶度线： ES：碳在奥氏体中的溶解度随温度的变化线 （温度，溶解度 ）；（0.77%--2.11%）
PQ ：碳在铁素体中的溶解度随温度的变化线 （温度 ，溶解度 ） (0.0008%—0.0218%)Fra bibliotek1538℃
1394℃
912℃
L → δ－Fe → γ－Fe → α－Fe
bcc
fcc
bcc
—— 纯铁在冷却中经历两次同素异构转变
纯铁(工业纯铁)的 性能：
强度低 硬度低 塑性好 铁磁性
（二） 铁碳合金中的基本相和基本组织
1 基本相：
（1）铁素体(α或 F ) ： 定义: C在体心立方α－Fe中的间隙固溶体
同素异构转变线：NH 和 NJ，GS 和 GP 3 相图中的相区
4
单相区（4个＋1个） L、a、g、d 、（Fe3C）
5
两相区（7个）L + d, L + Fe3C，L + g , d + g , g +
a
6
g + Fe3C ,a + Fe3
根据相图规则，两个单相区之间必然夹一个两相区，两相区 的两个相就由这两个单相区的相组成。
• 共晶点C (4.3,1148)
3）共析转变
gs
727ºC
0.77
aP
+
0.0218
Fe3C 6.69
• 含义：在恒温下由一个固定成分的固相同时生成两个固定成分 的新固相的转变。
• 产物： a相和Fe3C的两相混合物，以层片形式混合，称为珠光 体，用P表示。
4
Fe-Fe3C相图中的转变
（1）匀晶转变：由液相直接结晶出单一固相的转变.
L d : 由液相中直接结晶出d相。（合金的成分线和AB线相交， 即含碳量Wc：0～0.53%）
L g : 由液相中直接结晶出g相。（合金的成分线和BC线相交， 即含碳量Wc：0.53% ~ 4.3%)
L Fe3C : 由液相中直接结晶出Fe3C相。（合金的成分线和CD 线相交，即含碳量Wc：4.3%~6.69%)
两相组织 （4）珠光体(P) ：F ＋Fe3C；共析反应产物 （5）莱氏体(Ld)：A＋Fe3C；共晶反应产物 （6）变态莱氏体(Ld′)：P＋Fe3C
二、Fe―Fe3C相图分析
L+δ
A 1495℃
δ
B
HN J
T
γ
L+γ 2.11
E
L
L +Fe3C D
4.3 C
1148℃
F
G α+γ 0.77 PS
2）共晶转变
Lc 1148ºC gE
+ Fe3C
gE
4.3
2.11
6.69
Fe3C
• 含义：由一定成分的液相在恒温下同时转变成两个一定成分的 固相的转变。
• 发生共晶反应的成分范围：Wc ：2.11 %—6.69% (合金成分 线与ECF线相交)
• 产 物 ： gE 和 Fe3C 两 相 混 合 物 ， 称 为 莱 氏 体 。 用 Ld 表 示 。 （Fe3C为基体； gE 呈粒状或杆状分布在基体上）
α 0.0218
γ +Fe3C A1 727℃
α+Fe3C
K 6.69
0.0008Q
Fe
C%
Fe3C
1. 相图中的点（14个）
2. （1）组元的熔点：
3. 点
A (0, 1538) 铁的熔
4. 熔点
D (6.69, 1227) Fe3C的
5. （2）同素异构转变点
6.
N（0，1394）d-Fe
（3）碳g－在F铁e中最大溶解度点
7.
P（0.G02（180，，792172））碳g－在Fae-Fe 中的最大溶解度
aE-（Fe2.11，1148）碳在 g -Fe 中的最大溶解度
H (0.09，1495）碳在 d-Fe中的最大溶解度
Q（0.0008，RT）室温下碳在a -Fe 中的溶解度
(4) 三相共存点
(5)
S（共析点）（gs＋ aP ＋
但C在α－Fe中的溶解度极小: 0.0008% (20℃) ~0.0218% (727℃) 性能: 强硬度低(50HBS~80HBS)， 塑韧性好(ψ:70 ％～80 ％; Ak=160J ) ——钢中基体相；与工业纯铁同
（2）奥氏体(γ或 A ) 定义：C在面心立方γ－Fe中的间隙固溶体 溶碳量较大： 0.77% (727℃) ~2.11% (1148℃) 性能: 强硬度较低； 塑性较好, 变形抗力较低, 易于锻压成形; 顺磁性。
第六章 铁碳合金相图和碳钢
基本内容： 铁碳合金中的相和组织， 铁碳相图， 碳钢的分类、编号与用途。
重点： 铁碳合金中的相和组织、 铁碳相图形式、 工业纯铁和钢的平衡结晶过程分析， 难点： 室温组织组成物和相组成物相对含量计算。
第一节 铁碳合金与铁碳相图 一 铁碳合金中的基本相和基本组织 （一）纯铁的晶体结构与性能