文档介绍：碳钢和铸铁
钢和铸铁统称为铁碳合金
钢——%~%
铸铁——%
纯铁——%
铁碳合金的组织与结构
1、金属的组织与结构
晶体:原子按一定规律排列很整齐
非晶体:原子排列杂乱无章
铁碳合金内部的区别,用金相显微镜来观察:
组织—金属的晶粒结构—金属原子的排列
金属内部的组织和结构不同,金属材料的性能也不同。
碳钢和铸铁
铁原子在空间排列的方式:
面心立方晶格——八个原子构成立方体,在立方体的每一面的中心还有一个原子,塑性好。
体心立方晶格——在立方体的体积中心还有一个原子,强度高。
密排六方晶格——由12个原子构成简单六方体,且在上下两个六方面的中心各有一个原子,在上、下两个六方面的中间还有三个原子。
碳钢和铸铁
2、纯铁的同素异构转变
%~%的杂质,凝固点1538℃
同素异构转变:在固态下晶体结构随温度发生变化的现象。
面心立方晶格
910℃~1390℃
塑性好
体心立方晶格
910℃以下
强度好
碳钢和铸铁
3、铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织
在铁中加入少了量碳,组成铁碳合金,可获得适于工业上应用的各种优良性能。碳在铁中以固溶体、化合物和混合物的形式存在,可以形成以下几种基本组织:
1)铁素体F
2)奥氏体A
3)渗碳体C
4)珠光体P
5)莱氏体L
6)马氏体M
碳钢和铸铁
铁碳合金状态图
描述铁碳合金内部组织、成分与温度关系的图。纵坐标表示温度,横坐标表示含碳量的质量百分数。图1-12
1、碳钢在常温下的组织
C<% 钢---亚共析钢C< %
共析钢C=%
% > C > %。
C>% 铸铁---%>C>%
共晶白口铁 C =%
%>C>%
碳钢和铸铁
碳钢和铸铁
2、临界点及其意义
1)主要点
点
温度
含碳量(%)
意义
A
1538℃
0
纯铁熔点
C
1148℃
共晶点,共晶反应
D
1227℃
渗碳体的熔点
E
1148℃
碳在γ-Fe中的最大溶解度点
G
912℃
0
纯铁的同素异构转变点
S
727℃
共析点,共析反应
P
727℃
碳在α-Fe中的最大溶解度点
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2、主要线
ACD ------液相线
AECF----固相线
GS(A3)----F、A互相转变线
ES(Acm)----碳在A中的溶解度曲线
ECF----共晶转变线,形成了奥氏体与渗碳体的共晶混合物,称莱氏体L。%<C<
%的铁碳合金中。
PSK(A1)----共析转变线,冷却时奥氏体转变为珠光体,C>%。
初次渗碳体C----从液体中直接结晶出来的。
二次渗碳体C----从A中沿晶界析出的渗碳体C。
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3、分析共析钢的组织变化-----室温组织为珠光体,呈片状。
%的组织变化:
在1600℃时是液态,冷却到1点时,开始从液体中结晶出奥氏体,从1冷却到2点,液体全部结晶为奥氏体,此时合金全部由单一的奥氏体晶粒组成,继续冷却至S点时,奥氏体发生共析转变,析出珠光体,转变结束后,奥氏体全部转变为珠光体,温度继续下降,珠光体不再发生变化,所以共析钢在室温时的组织是珠光体,呈片状。
碳钢和铸铁
通过分析可知,碳钢的组织主要取决于含碳量的多少。珠光体增加,强度、硬度增加,塑性、韧性降低;当网状渗碳体增加时,强度略有降低。见图1-13。