铁碳合金（Fe-C Alloy知识点）

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,上讲知识点：,,一、金属材料性能,,二、金属晶体构造,,,,,1,、晶体、晶体结构,,,2,、金属结晶过程、过冷、过冷度、冷却速度,,,3,、金属同素异晶转变,,,4,、合金基本组成物及二元合金相图,,,本讲内容：铁碳合金（,Fe-C Alloy,知识点）,,一、铁碳合金基本组织,,二、铁,-,碳合金相图,,三、铁碳合金分类,,四、举例分析不同成分铁,-,碳合金结晶过程,,五、碳含量对铁碳合金组织和性能影响,,六、铁碳合金相图应用,,第二讲：铁碳合金,Fe-C Alloy,,一、铁碳合金基本组

2、织,Basic Structure of,Fe-C Alloy,,1.,铁素体,（,Ferrite,）,：,（,0.008-0.02,）,%C,,,碳溶解在,α- Fe,中形成的固溶体。,,特点：塑性、韧性好，延伸率,δ=,（,45-50,）,%,；,,,但强度和硬度低。,,应用：工业用纯铁,,,组织：,100%,铁素体（,F),,2.,奥氏体,（,Austenite,）,：,（,0.77-2.08,）,%C,,,碳溶解在,γ- Fe,中形成的固溶体。,,特点：只在,723℃,以上存在，塑性好、硬度低。,,应用：钢的压力加工就在奥氏体状态下进行。,,,3.,渗碳体,Cementite,,：,

3、（,Fe,3,C,）,,6.67%C,,,Fe,与,C,形成的金属化合物。,,特点：硬度高，塑性差；在钢中起骨架作用。,,注意：,条件许可时，渗碳体会分解成铁,+,石墨。,,,4.,机械混合物：珠光体,Pearlite,；,莱氏,Ledeburite,,,,珠光体（,P,）：,室温组织,,组成：铁素体,+,渗碳体 （,F+Fe,3,C,）,,性能：强度和硬度高；塑性较差,,,,莱氏体（,Le,）：,高温组织,,组成：奥氏体,+,渗碳体 （,A+Fe,3,C,）,,,性能：强度和硬度高；塑性较差,,在室温下,：因,A,,转变,成（,P+ Fe,3,C,），,,莱氏体转变为变态莱氏体（,Le’,）

4、。,,二、铁,-,碳合金相图,Fe-C,,Equilibrium Diagram,,1.,特征点：,,,A,、,C,、,D,、,E,、,G,、,P,、,S,和,Q,点含义；,,2,.,特性线：,,,ABCD,线,——,液相线,(,Liquidus,),,AHJECF,线,——,固相线,( Solidus),,,,ECF,线,(Eutectic Line),——,共晶线（,1147℃,）,,,,,PSK,线,(Eutectoid Line),——,共析线（,727℃,）,,,GS,线（,A,3,）,——,奥氏体中开始析出铁素体线。,,,ES,线（,A,cm,）,——,碳在,γ-,铁中的溶解度线

5、。,,,,PQ,线,——,碳在,α-,铁中的溶解度线。,,,3.,区域：两相区,,,液相,+,固相；固相,+,固相,,图,1.,铁,-,碳合金相图,Liquid,Austenite,,三、铁碳合金分类,Class of Fe-C Alloy,,,,1.,工业纯铁,(Pure Iron),：,C,＜,0.02%,,,,2.,钢,(Steel),：,0.02%,＜,C,＜,2.11%,,,注：以含碳,0.77%,为界，有亚共析和过共析钢。,,,,,3.,生铁,(Cast Iron),：,2.11%,＜,C,＜,6.69%,,,注：以碳,4.30%,为界，分亚共晶和过共晶铁。,,,四、举例分析不同成

6、分铁,-,碳合金结晶过程,,分析五种成分的铁,-,碳合金，从冷却、结晶和直到室温的组织形成过程：,,Ⅰ,：亚共析钢,L A F + P,,Ⅱ,：共析钢,L A P,,Ⅲ,：过共析钢,L A Fe,3,C + P,,,Ⅳ,：亚共晶生铁,L A + Le P + Le’,,Ⅴ,：共晶生铁,L Le Le’,,Ⅵ,：过共晶生铁,L Fe,3,C+Le Fe,3,C + Le’,,,Ⅰ,Ⅱ,,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅴ,图,2,分析,Ⅰ,、,Ⅱ,、,Ⅲ,、,Ⅳ,、,Ⅴ,六个成分冷却、结晶过程,

7、Ⅵ,,图,3,共析钢组织转变示意图,Eutectoid transformation,,,共析钢金相组织图,Eutectoid transformation,,,图,4,亚共析钢组织转变示意图,Sub-eutectoid,,亚共析钢金相组织图,Sub-eutectoid,,图,5,过共析钢组织转变示意图,Over-eutectoid,,过共析钢组织金相图,Over-eutectoid,,图,6,共晶成分组织转变示意图,Eutectic transformation,,,图,7,亚共晶成分组织转变示意图,,Sub- Eutectic transformation,,图,8,过共晶成分组织转变示意

8、图,,Sub- Eutectic transformation,,六、碳对铁碳合金组织和性能影响,,,1.,组织变化：,,随碳含量增加，渗碳体（,Fe,3,C,）,量增多，基体由铁素体（,F,）,变成珠光体（,P,）、,继而又转变成莱氏体（,Le,）；,形态也由片状变成网状。,,,,,2.,性能变化：,,小于,1.0%,时，随碳含量增加，强度和硬度提高，韧性和塑性降低；大于,1.0%,时，网状渗碳体出现，硬度虽增大，但强度下降。所以高碳钢适于制造模具和工具。工业用钢碳小于,1.4%,。,,,钢的性能随碳含量的变化变化,：,,七、铁碳合金相图应用,Application of Fe-C Equi

9、librium Diagram,,,1.,在铸造中应用,：,Application in Foundry,,（,1,）,确定钢和铸铁浇注温度；,,（,2,）判断其流动性好坏和收缩大小。,,,2.,在锻造中应用：,Application in Forging,,,确保钢在奥氏体区域内变形。,,,,,3.,在热处理中应用,：,Application in Heat treatment,,,制定热处理工艺依据。,,,铁碳合金,总结,,,一、铁,-,碳合金相图,,会分析各种不同成分铁,-,碳合金的结晶过程,,二、碳含量对铁碳合金组织和性能影响,,,三、铁碳合金相图应用,,Questions:,,St

10、ate the difference between steel and cast iron!,,State how the carbon content influences the strength and ductility of steel !,,Describe the cooling process of typical ferrous alloys !,,,词汇,,二元合金相图 ：,,,Equilibrium Diagram of Binary Alloy,,铁碳合金：,Fe-C Alloy,,铁碳合金基本组织：,,,Basic Structure of Fe-C Alloy,

11、,铁素体：,Ferrite,,奥氏体：,Austenite,,渗碳体：,Cementite,,,珠光体：,Pearlite,,,莱氏体：,Ledeburite,,铁,-,碳合金相图：,Fe-C,,Equilibrium Diagram,,液相线：,Liquidus,,固相线：,Solidus,,共晶线：,Eutectic Line,,共析线：,Eutectoid Line,,铁碳合金分类：,Class of Fe-C Alloy,,工业纯铁：,Pure Iron,,,,,共析转变：,Eutectoid Transformation,,亚共析转变：,Sub-Eutectoid Transform,,过共析转变：,Over-Eutectoid Transformation,,共晶转变：,Eutectic Transformation,,亚共晶转变：,Sub- Eutectic Transformation,,钢：,Steel,,生铁：,Cast Iron,,,铁碳合金相图应用：,,Application of Fe-C Equilibrium Diagram,,在铸造中应用：,Application in Foundry,,在锻造中应用：,Application in Forging,,在热处理中应用：,Application in Heat treatment,,