第五章铁碳合金 Ch5铁碳合金 §1铁碳合金的相结构与性能 §2铁碳合金相图 §3碳钢 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 1 Ch5 铁碳合金 §1 铁碳合金的相结构与性能 §2 铁碳合金相图 §3 碳钢
第五章铁碳合金 §1铁碳合金的性能与相结构 、铁素体( Ferrite) 碳在a-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,简称为铁素 体(F);最大溶碳量为727℃时的w=0.0218%最小为 室温时的w=0.0008%;性能为:o180-280MPa、 oa2100~170MPa、830%~50%,a160-~200J/cm2、硬 度~80HBS 碳在δ-Fe中形成的间隙固溶体称为δ铁素体,(6),最 大溶碳量为1495℃时的0.09%。 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 2 ❖碳在α-Fe中的间隙固溶体称为α铁素体，简称为铁素 体(Ｆ)；最大溶碳量为727℃时的wc =0.0218%,最小为 室温时的wc =０.0008%；性能为：σb180~280MPa、 σ0.2100~170MPa、δ30%~50%，αk160~200J/㎝2 、硬 度~80HBS 。 ❖碳在δ-Fe中形成的间隙固溶体称为δ铁素体，(δ)，最 大溶碳量为1495℃时的0.09％。 §1铁碳合金的性能与相结构 一、铁素体（Ferrite）
第五章铁碳合金 §1铁碳合金的性能与相结构 二、奥氏体( Austenite) 碳在yFe中形成的间隙固溶体称为奥氏体(A) 最高溶碳量为1148℃时的w=2.11%,最小为 727℃时的w=0.77%;奥氏体具有高塑性、 低硬度和强度,其力学性能为:1400MPa、 640%~50%、170~220HBS。 奥氏体主要存在于727℃以上的高温范围内, 利用这一特性,工程上常将钢加热到高温奥 氏体状态下进行塑性成形。 2021年2月19日星期五 3
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 3 ❖碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体(A)， 最高溶碳量为1148℃时的wc =2.11％，最小为 727℃时的wc =0.77％；奥氏体具有高塑性、 低硬度和强度，其力学性能为：σb 400MPa、 δ40%~50%、170~220HBS。 ❖奥氏体主要存在于727℃以上的高温范围内， 利用这一特性，工程上常将钢加热到高温奥 氏体状态下进行塑性成形。 二、奥氏体（Austenite） §1铁碳合金的性能与相结构
第五章铁碳合金 §1铁碳合金的性能与相结构 三、渗碳体( Cementite ◆渗碳体是指晶体点阵为正交点阵,化学式近似 于Fe2C的一种间隙式化合物,用符号FeC表示 其含碳量为w=6.69%,渗碳体具有很高的硬度 和耐磨性、脆性很大,其力学性能指标大致为: 硬度800HBW、抗拉强度(G)30MPa、伸长率 (6)-0、冲击韧度(a)-0。 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 4 三、渗碳体（Cementite） ❖渗碳体是指晶体点阵为正交点阵，化学式近似 于Fe3C的一种间隙式化合物，用符号Fe3C表示， 其含碳量为wc =6.69%，渗碳体具有很高的硬度 和耐磨性、脆性很大，其力学性能指标大致为： 硬度800HBW、抗拉强度(σb )30MPa、伸长率 (δ)~0、冲击韧度(αk )~0。 §1铁碳合金的性能与相结构
第五章铁碳合金 §1铁碳合金的性能与相结构 四、珠光体( Pearlite) F+Fe3C的一种机械 混合物,用符号P表 示,其组织为层片状 器 结构,综合了铁素体竖 和渗碳体优点,其综 合力学性能好。 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 5 四、珠光体（Pearlite） ❖F＋Fe3C的一种机械 混合物，用符号P表 示，其组织为层片状 结构，综合了铁素体 和渗碳体优点，其综 合力学性能好。 §1铁碳合金的性能与相结构
第五章铁碳合金 §1铁碳合金的性能与相结构 五、莱氏体( Ledeburite) 莱氏体是由A+Fe3C组成的一种机械混 合物,用符号L表示,其组织结构为渗 碳体基体上分布的奥氏体,主要体现了 渗碳体特点,硬而脆。 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 6 五、莱氏体（Ledeburite） ❖莱氏体是由A＋Fe3C组成的一种机械混 合物，用符号Ld表示，其组织结构为渗 碳体基体上分布的奥氏体，主要体现了 渗碳体特点，硬而脆。 §1铁碳合金的性能与相结构
第五章铁碳合金 §2铁碳合金相图 Fe-Fe3Ch相图 温度(C) 温度(℃) 十d HA 150 140 L,+y 1300a+yD+y 1200 120 L+Fe3c 110 100 y+Fca C 100 900a+y y+Fe3C 80c 90g叶+ 80 60 70 a+Fe3C 60 4 50 30 +Fe3C 40 200 10 30 200 C(%) 10 简化相图 c(%) 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 7 一、 Fe-Fe3C相图 §2 铁碳合金相图 简化相图
第五章铁碳合金 §2铁碳合金相图 Fe-Fe3C相图分析 点:A、G、Q、(D); 140 L,+y 1200 线:ACD、AECF; 千Fed 100 ECF、PSK; y+Fca C 900a+y 800 ES、PQ 765 AE、GS; a+Fe3C 区:单相区 4321 两相区 三相区 C(%) 简化相图 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 8 Fe-Fe3C相图分析 §2 铁碳合金相图 ❖点：A、G、Q、(D)； E、P；C、S ❖线：ACD、AECF； ECF、PSK； ES、PQ； AE、GS； ❖区：单相区 两相区 三相区 简化相图
第五章铁碳合金 §2铁碳合金相图 寝5-1铁礅相图中特性点数据 符号 温度"C 含礙量 说 明 1538 纯铁的熔点 1495 0.53 包晶转变时液态合金成分 1148 共晶点 BcDEFGHJK 1227 6.69 渗碳体的熔点 1148 2.11 碳在y-1e中的最大溶解度 1148 6.69 渗碳体的成分 912 a-Fey-Fe转变温度 1495 0.09 碳在8-Fe中的最大溶解度 1495 0.1T 包晶点 727 6.69 渗碳体的成分 1394 y-Fe→8-Fe的转变温度 727 0.0218 碳在a-Fe中的最大溶解度 727 0.77 共析点 Q 600 0,0057 6ooC时碳在a-Fe中的溶解度 2021年2月19日星期五 9
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 9 §2 铁碳合金相图
第五章铁碳合金 §2铁碳合金相图 典型合金的结晶过程 令根据成分,铁碳合金的分类 温度(℃) 工业纯铁:Wc<0.0218% 5432 l+fe,d 钢:Wc0.0218~211% y+Fc, C 亚共析钢(0.0218%<w<0.7% 共析钢(w=0.77%) 0.00 i a+Fe, C 过共析钢(0.7%<w<2.11%); 白口铁(生铁):W2.11-6.69% C(%) 亚共晶白口铸铁(21%<w<43% 共晶白口铸铁(w=43%) 过共晶白口铸铁(4.3%<w<6.69%); 2021年2月19日星期五
第五章 铁碳合金 2021年2月19日星期五 10 二、典型合金的结晶过程 ❖根据成分，铁碳合金的分类： ➢工业纯铁：Wc＜0.0218％ ➢钢：Wc0.0218～2.11％ ▪ 亚共析钢（0.0218％＜wc ＜0.77％ ▪ 共析钢（wc ＝0.77％） ▪ 过共析钢（0.77％＜wc ＜2.11％）； ➢白口铁（生铁）： Wc2.11～6.69％ ▪ 亚共晶白口铸铁（2.11％＜wc ＜4.3％ ▪ 共晶白口铸铁（wc ＝4.3％） ▪ 过共晶白口铸铁（4.3％＜wc ＜6.69％）； §2 铁碳合金相图