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更新时间:2025-07-02
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铁碳合金相图

铁碳合金相图

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铁碳合金相图

铁碳合金相图

非合金钢[(GB/T13304-91),将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类]和铸铁就就是应用极其广泛得重要金属材料,都就就是以铁为基主要由铁和碳组成得铁碳合金。了解铁碳合金成分与组织、性能得关系,有助于我们更好地研究和使用钢铁材料。本章将着重讨论铁碳相图及其应用方面得一些问题。

铁与碳可以形成一系列化合物:、、等。得含碳量为6、69%,铁碳合金含碳量超过6、69%,脆性很大,没有实用价值,所以本章讨论得铁碳相图,实际就就是-相图。相图得两个组元就就是和。

3、1-系合金得组元与基本相

3、l、l组元

⑴纯铁就就是过渡族元素,1个大气压下得熔点为1538℃,20℃时得密度为。纯铁在不同得温度区间有不同得晶体结构(同素异构转变),即:

-(体心)-(面心)-(体心)

工业纯铁得力学性能大致如下:抗拉强度=180~230,屈服强度=100~170,伸长率30~50%,硬度为50~80。

可见,纯铁强度低,硬度低,塑性好,很少做结构材料,由于有高得磁导率,主要作为电工材料用于各种铁芯。

⑵就就是铁和碳形成得间隙化合物,晶体结构十分复杂,通常称渗碳体,可用符号表示。具有很高得硬度但很脆,硬度约为950~1050,抗拉强度=30,伸长率。

3、1、2基本相

-相图中除了高温时存在得液相,和化合物相外,还有碳溶于铁形成得几种间隙固溶体相:

⑴高温铁素体碳溶于-得间隙固溶体,体心立方晶格,用符号表示。

⑵铁素体碳溶于-得间隙固溶体,体心立方晶格,用符号或表示。中碳得固溶度极小,室温时约为0、0008%,600℃时约为0、0057%,在727℃时溶碳量最大,约为0、0218%,但也不大,在后续得计算中,如果无特殊要求可忽略不计。力学性能与工业纯铁相当。

⑶奥氏体碳溶于-得间隙固溶体,面心立方晶格,用符号或表示。奥氏体中碳得固溶度较大,在1148℃时最大达2、11%。奥氏体强度较低,硬度不高,易于塑性变形。

3、2-相图

3、2、1-相图中各点得温度、含碳量及含义

-相图及相图中各点得温度、含碳量等见图3、1及表3、1所示。

图3、1及表3、1中代表符号属通用,一般不随意改变。

C,%(重量)→

图3、1-相图

表3、1相图中各点得温度、含碳量及含义

符号

温度(℃)

含碳量[%(质量)]

含义

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

N

P

S

Q

1538

1495

1148

1227

1148

1148

912

1495

1495

727

1394

727

727

600

(室温)

0

0、53

4、30

6、69

2、11

6、69

0

0、09

0、17

6、69

0

0、0218

0、77

0、0057

(0、0008)

纯铁得熔点

包晶转变时液态合金得成分

共晶点

Fe3C得熔点

碳在γ-Fe中得最大溶解度

Fe3C得成分

α-Fe→γ-Fe同素异构转变点

碳在δ-Fe中得最大溶解度

包晶点

Fe3C得成分

γ-Fe→δ-Fe同素异构转变点

碳在α-Fe中得最大溶解度

共析点

600℃(或室温)时碳在α-Fe中得最大溶解度

3、2、2-相图中重要得点和线

3、2、2、1三个重要得特性点

⑴点为包晶点合金在平衡结晶过程中冷却到1495℃时。点成分得与点成分得发生包晶反应,生成点成分得。包晶反应在恒温下进行,反应过程中、、三相共存,反应式为:或。

⑵点为共晶点合金在平衡结晶过程中冷却到1148℃时。点成分得发生共晶反应,生成点成分得和。共晶反应在恒温下进行,反应过程中、、三相共存,反应式为:或。

共晶反应得产物就就是与得共晶混合物,称莱氏体,用符号表示,所以共晶反应式也可表达为:。

莱氏体组织中得渗碳体称为共晶渗碳体。在显微镜下莱氏体得形态就就是块状或粒状(727℃时转变为珠光体)分布在渗碳体基体上。

⑶点为共析点合金在平衡结晶过程中冷却到727℃时点成分得发生共析反应,生成点成分得和。共析反应在恒温下进行,反应过程中、、三相共存,反应式为:或

共析反应得产物就就是铁素体与渗碳体得共析混合物,称珠光体,用符号表示,因而共析反应可简单表示为:

中得渗碳体称为共析渗碳体。在显微镜下得形态呈层片状。在放大倍数很高时,可清楚看到相间分布得渗碳体片(窄条)与铁素体片(宽条)。

得强度较高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间,其机械性能如下:

抗拉强度()770延伸率()20~35%

冲击韧性()30~40