文档介绍：第四章铁碳合金
生产中常用的碳钢和铸铁都是在铁中加入一定比例的碳形成的,因此,碳和铁是组成钢铁材料的最基本组元.
我们可以从碳和铁入手,研究铁碳组元各自的性质及交互作用,从而更好掌握钢铁材料的性能.
铁与碳可以形成一系列化合物:Fe3C,Fe2C,FeC. 钢的含碳量≤%;铸铁含碳量≤5%,因此,在研究铁碳合金时,仅研究Fe-Fe3C(Wc=%)部分,所以,我们讨论的铁碳合金相图实际上就是Fe-Fe3C相图.
§1 铁碳合金的组元及基本相
一、纯铁
基本性质:
元素周期表中第26个元素,原子量56,属过渡族,熔点1538℃,2738℃气化、.
同素异构转变: 实验证明,纯铁在固态冷却时有同素异构转变。
同素异晶转变:
(磁性转变)A2转变
铁的居里点
A4转变
A3转变
A4点
A3点
纯铁的性能:
工业纯铁含铁 -%,-%的杂质,主要为碳.
机械性能:
抗拉强度176-274MN/m2 ,屈服强度98-166MN/m2 ,延伸率30-50%,断面收缩率: 70-80%,冲击韧性: 160-200J/cm2,硬度:50-80HB
室温下,强度低,塑韧性好,很少用作结构材料
用途:利用其铁磁性作为各种仪器仪表的铁芯
二、钢中常见相
铁素体:碳溶于α-Fe中的间隙固溶体,具 bcc结构,用符号F或α表示.
性质:与纯铁相近,居里点也是770℃.%(727℃),%以下.
奥氏体:碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体,结构,%(1148℃)
性质:塑性好,具有顺磁性
铁素体:碳溶于-Fe中的间隙固溶体,结构,用表示,%(1495℃)
渗碳体:铁与碳形成的间隙化合物,%,用Fe3C
或Cm表示,具有复杂晶体结构,属于正交晶系.
性质:硬度高,塑性差,室温下,铁碳合金中碳以Fe3C形式存在.
§2 Fe-Fe3C相图
前面所学的二元合金相图是研究在缓慢冷却条件下,合金中相与组织、温度、成分间的关系。
Fe-Fe3C相图同样,它是研究缓慢冷却条件下铁碳合金组织、温度、成分等之间的关系,由此确定合理的热加工工艺,达到工业上需要的性能。
1. 相图中的相区
单相区(5个)L、δ、γ、α、 Fe3C
两相区:7个
L+ δ、δ+ γ、 L+ γ、L +Fe3C、γ+ Fe3C、
α+ γ、α+ Fe3C
三相区:3个
L+ δ+ γ、 L + γ+Fe3C 、γ+ α+ Fe3C
2、相图中的特征线
液相线: ABCD, 固相线: AHJECF,等温线.
等温线:
HJB 包晶线: 14950C LB+ δHγJ 产物:奥氏体
ECF 共晶线: 11480C LC (γE+Fe3C)产物:莱氏体 Ld
PSK 共析线: 7270C γs ( αP+ Fe3C)产物:珠光体 P
ES线:C在奥氏体中的溶解度曲线,也叫Acm线。
当温度降低碰到此线时,将从奥氏体中析出二次渗碳体(Fe3CⅡ)
GS线:冷却时,从奥氏体中析出铁素体的开始线或加热时,铁素体溶入奥氏体的终了线,称A3线。
PQ线:C在铁素体中的溶解度曲线。
冷却时碰到PQ线,从α-Fe中将析出Fe3C,称为三次渗碳体( Fe3CⅢ)。
三条特性曲线: