1、第三章第三章 二元合金相图的建立二元合金相图的建立 一、一、 基本概念基本概念 1 1、组元：组成合金最基本的，能够独立存在、组元：组成合金最基本的，能够独立存在 的物质。组元一般是元素，也可以的物质。组元一般是元素，也可以 是稳定的化合物，如是稳定的化合物，如FeFe3 3C C。 2 2、合金系合金系 由两个或两个以上组元按不同比由两个或两个以上组元按不同比 例配制而成的一系列不同成分的例配制而成的一系列不同成分的 合金。合金。 如：如：CuCu- -NiNi, , FeFe- -FeFe3 3C C, , CuCu- -ZnZn等。等。 第一节第一节 相图的建立相图的建立 3 3、相图：
2、合金系的、相图：合金系的温度温度- -成分图成分图，表示合金系表示合金系 中各个合金的结晶过程的平衡图（或状中各个合金的结晶过程的平衡图（或状 态图）。态图）。 相图中的线条（相线）表示相转变温度和相图中的线条（相线）表示相转变温度和 平衡相的成分。平衡相的成分。 被相线所划分的区域称为相区被相线所划分的区域称为相区。 4 4、相变：一种相转变为其它相的过程。、相变：一种相转变为其它相的过程。 5 5、相平衡：系统中同时共存的各相在长时间、相平衡：系统中同时共存的各相在长时间 内不互相转化内不互相转化动态平衡动态平衡。 第一节第一节 相图的建立相图的建立 二、二元合金相图的建立方法二、二元合金
3、相图的建立方法 临界点：临界点：合金从一种相态转变为另一种相态的合金从一种相态转变为另一种相态的 起始温度起始温度。 物理意义相同的临界点连接起来就构成物理意义相同的临界点连接起来就构成 相线，所以相图的建立就是测定不同成分合相线，所以相图的建立就是测定不同成分合 金的临界点。临界点的测定是通过实验进行金的临界点。临界点的测定是通过实验进行 的，的， 第一节第一节 相图的建立相图的建立 几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是 热分析法热分析法。 第一节第一节 相图的建立相图的建立 1 1、配制不同成分的合金（选、配制不同成分的合金（选 择合金系
4、中有代表性的成分）择合金系中有代表性的成分） 2 2、分别测出美中合金的冷却、分别测出美中合金的冷却 曲线，得到相变临界点曲线，得到相变临界点 3 3、将临界点对应地绘在成分、将临界点对应地绘在成分- - 温度图上温度图上. . 4 4、将同类临界点连接起来，、将同类临界点连接起来， 即可绘出该合金系的相图。即可绘出该合金系的相图。 注意：注意：利用热分析法测定相图时，冷却速度应利用热分析法测定相图时，冷却速度应 非常缓慢（平衡结晶）非常缓慢（平衡结晶） 第一节第一节 相图的建立相图的建立 当两组元在当两组元在液相液相和和固相固相均均无限互溶无限互溶时时， 构成的合金系相图为二元匀晶相图构成的
5、合金系相图为二元匀晶相图。 属于此类的合金系有：属于此类的合金系有：CuCu- -Ni, CuNi, Cu- -Au, AuAu, Au- -Ag, Ag, FeFe- -Ni, WNi, W- -Mo, BiMo, Bi- - SbSb 等等。 一、相图分析一、相图分析 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 二元匀晶合金结二元匀晶合金结 晶过程分析晶过程分析 液相区液相区 一定成分的合金一定成分的合金 液液- -固两相区固两相区 固相区固相区 二、合金的结晶过程二、合金的结晶过程 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 匀晶相图 补充：杠杆定律补充：杠杆定律 处于两相区的合金，不仅由相图可
6、知道两平衡相的成分，处于两相区的合金，不仅由相图可知道两平衡相的成分， 还可用还可用杠杆定律杠杆定律求出两平衡相的相对重量。求出两平衡相的相对重量。 现以现以CuCu- -NiNi合金为例推导杠杆定律：合金为例推导杠杆定律： 确定两平衡相的成分：确定两平衡相的成分： 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 则则 Q QL L + + Q Q =1=1 Q QL L x x1 1 + + Q Q x x2 2 = =x x 解方程组得解方程组得 12 1 12 2 L xx xx Q xx xx Q 式中的式中的x x2 2- -x x、x x2 2- -x x1 1、x x- -x x1 1即
7、为相图中线段即为相图中线段xxxx2 2 ( (obob) )、x x1 1x x2 2 ( (abab) )、 x x1 1x x( (aoao) )的长度。的长度。 确定两平衡相的相对重量确定两平衡相的相对重量 设合金的重量为设合金的重量为1 1，液相重量为，液相重量为Q QL L，固相重量为固相重量为Q Q 。 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 因此两相的相对重因此两相的相对重 量百分比为：量百分比为： 两相的重量比为：两相的重量比为： ab ao x x x x Q ab ob x x xx Q L 2 1 1 2 1 2 2 1 L 1 2 L xx Q x x Q ) ao
8、ob ( x x xx Q Q 或或 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为上式与力学中的杠杆定律完全相似，因此称之为杠杆杠杆 定律定律。即。即合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度合金在某温度下两平衡相的重量比等于该温度 下与各自相区距离较远的成分线段之比。下与各自相区距离较远的成分线段之比。 在杠杆定律中，在杠杆定律中，杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点杠杆的支点是合金的成分，杠杆的端点 是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。是所求的两平衡相（或两组织组成物）的成分。 杠杆定律只适用于两相区杠杆定律只适用于两相区。 例例（如图）（如图） 第
9、二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 %5 .61%100 45. 058. 0 45. 053. 0 Q %5 .38%100 45. 058. 0 53. 058. 0 L Q 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 三、固溶体合金中的偏析 合金相图中，合金的凝 固过程是在无限缓慢的冷 却条件下进行的，但实际 上合金不可能无限缓慢冷 却，一般冷却速度较快， 由于原子来不及充分扩散， 会出现先结晶出来的合金 含Ni量高的现象，对于一 个晶粒，心部含Ni量高， 表层含Ni量低。 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 固溶体的非平衡结晶 Cu-Ni合金枝晶偏析示意图 4848 枝晶偏析程度取决
10、于以下因素： （1）冷却速度愈大，扩散进行愈 不充分，偏析程度愈大。 （2）相图的结晶范围愈大，偏析 成分的范围愈大。 枝晶偏析使合金的力 学性能、工艺性能降低。 消除或改善方法：将铸件加热到 低于固相线100200的温度， 进行较长时间的保温，使偏析元素 进行充分的扩散，以达到使成分均 匀的目的。称为扩散退火 平衡组织平衡组织 枝晶偏析组织枝晶偏析组织 CuCu- -NiNi合金的平衡组织与枝晶偏析组织合金的平衡组织与枝晶偏析组织 第二节第二节 二元匀晶相图二元匀晶相图 当合金的二组元在液态时无限互溶，当合金的二组元在液态时无限互溶， 在固态时有限互溶，且发生共晶反应，在固态时有限互溶，且发
11、生共晶反应， 此合金系的相图为二元共晶相图。此合金系的相图为二元共晶相图。 属于此类相图的合金系有：属于此类相图的合金系有： PbPb- -SnSn, , AlAl- -SiSi, , AlAl- -SnSn, Zn, Zn- - SnSn等。等。 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 一、相图分析一、相图分析 合金系有两种有限固溶体合金系有两种有限固溶体：以：以Pb Pb 为溶剂，为溶剂， 以以Sn Sn 为溶质的为溶质的固溶体；以固溶体；以Sn Sn 为溶剂，以为溶剂，以Pb Pb 为溶质的为溶质的固溶体。固溶体。 ECDECD水平线水平线-共晶反应线：共晶反应线： 发生恒温反应发生恒温
12、反应 L LC CE E+F F 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 点：点： 线：线： 区：区： ECDECD水平线水平线-共晶反应线：共晶反应线： 发生恒温反应发生恒温反应 L LC C E E+ + F F 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 相图分析：点、线、区相图分析：点、线、区 注意：在共晶线注意：在共晶线ECFECF上属于三相平衡区上属于三相平衡区 该合金系有两类合金：该合金系有两类合金： 固溶体合金固溶体合金 共晶型合金共晶型合金 E E点以左，点以左，F F点以右的合金属于点以右的合金属于固溶体型合固溶体型合 金金；EF EF 之间的合金为之间的合金为共晶型合金共晶型
13、合金，其中，其中， C C点以左为点以左为亚共晶合金亚共晶合金，C C点以右为点以右为过共晶过共晶 合金合金，C C点合金为点合金为共晶合金共晶合金。 二、典型合金的结晶过程分析二、典型合金的结晶过程分析 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 共晶相图：共晶、亚共晶、共晶相图：共晶、亚共晶、 过共晶、固溶体合金过共晶、固溶体合金 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 结晶过程：共晶合金结晶过程：共晶合金 冷却曲线冷却曲线 组织转变组织转变 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 结晶过程：亚共晶合金结晶过程：亚共晶合金 冷却曲线冷却曲线 组织转变组织转变 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶
14、相图 结晶过程：过共晶合金结晶过程：过共晶合金 冷却曲线冷却曲线 组织转变组织转变 思考题！ 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 固溶体合金固溶体合金 冷却曲线冷却曲线 组织转变组织转变 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 Pb-Sn亚共晶合金 Pb-Sn过共晶合金 Pb-Sn合金中的 显微组织(100) 显微组织(100) 比重偏析(100) 第三节第三节 二元共晶相图二元共晶相图 一、二元共析反应一、二元共析反应： 从某种均匀一致的从某种均匀一致的固相固相中同时析出两种中同时析出两种 化学成分和晶格结构完全不同的新固相化学成分和晶格结构完全不同的新固相 的转变过程。的转变过程。 C
15、 D E 第四节第四节 其他相图其他相图 共析反应从形式上与共晶反应十分相似，共析反应从形式上与共晶反应十分相似， 只是共析反应的反应物是固相，而共晶反应只是共析反应的反应物是固相，而共晶反应 物是液相而已。物是液相而已。 由于共析反应是在固态合金中进行的，转由于共析反应是在固态合金中进行的，转 变温度较低，原子扩散困难，因而容易达到较变温度较低，原子扩散困难，因而容易达到较 大的过冷度，所以同大的过冷度，所以同共晶体共晶体相比相比共析组织共析组织更细更细 致、更均匀。致、更均匀。 第四节第四节 其他相图其他相图 温度 C C D D E E S S1 1S S2 2+S+S3 3 第四节第四
16、节 其他相图其他相图 二、形成稳定化合物的二元合金相图二、形成稳定化合物的二元合金相图 所谓稳定化合物是指具有一定的熔点，所谓稳定化合物是指具有一定的熔点， 在熔点温度以下能够保持自己固有结构而在熔点温度以下能够保持自己固有结构而 不发生分解的化合物，如：不发生分解的化合物，如：MgMg2 2SiSi 含稳定化合物的相图含稳定化合物的相图 第四节第四节 其他相图其他相图 Mg-Si 合金相图 Mg Mg2Si Si L Mg+ Mg2Si Mg2Si+ Si L+Mg L+ Mg2Si L+ Mg2Si L+Si 1087 温度温度 638.8 946.7 1414 第四节第四节 其他相图其他
17、相图 一、相图与合金物理、力学性能之间的关系一、相图与合金物理、力学性能之间的关系 第五节第五节 相图与性能的关系相图与性能的关系 相图与合金力学性能、相图与合金力学性能、 物理性能的关系物理性能的关系 两相机械混合物的合金两相机械混合物的合金: : 性能与合金成分呈直线关系，性能与合金成分呈直线关系， 是两相性能的算术平均值是两相性能的算术平均值， 如：如： 混 混= = Q Q + + Q Q HBHB混 混= =HB HB Q Q +HB+HB Q Q ( (Q Q 、Q Q 为两相相对重量 为两相相对重量) ) 第五节第五节 相图与性能的关系相图与性能的关系 单相固溶体的合金：单相固溶
18、体的合金： 性能随成分呈曲线变化，性能随成分呈曲线变化， 随溶质含量增加，随溶质含量增加，、HBHB 增加，塑性下降。增加，塑性下降。 形成稳定化合物的合金：形成稳定化合物的合金： 性能性能- -成分曲线出现拐点。成分曲线出现拐点。 第五节第五节 相图与性能的关系相图与性能的关系 二、合金的工艺性能与相图之间的关系二、合金的工艺性能与相图之间的关系 固溶体合金固溶体合金液固相线间液固相线间 距越大、偏析倾向大距越大、偏析倾向大, , 树树 枝晶发达枝晶发达, , 流动性降低流动性降低, , 补缩能力下降补缩能力下降, , 分散缩孔分散缩孔 增加增加. . 共晶合金共晶合金结晶温度低，结晶温度低
19、， 流动性好，缩孔集中，流动性好，缩孔集中， 偏析小，偏析小， 铸造性能好。铸造性能好。 第五节第五节 相图与性能的关系相图与性能的关系 1 1 铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识 2 2 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析 3 3 铁碳合金的成分、组织和性能的关系铁碳合金的成分、组织和性能的关系 4 4 铁碳合金相图的应用铁碳合金相图的应用 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变 金属的多晶型性（同素异构现象）金属的多晶型性（同素异构现象） 多晶型性转变（同素异构转变）多晶型性转变（同素异构转变） 纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变 - -FeFe -
20、 -FeFe - -FeFe 纯铁的成分及性能纯铁的成分及性能 纯铁（工业纯铁）：含杂质纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%0.10%0.20%0.20% 性能：性能：b b=180=180230MPa230MPa 0.2 0.2=100 =100170MPa170MPa =30%=30%50%50% =70%=70%80%80% A Ak k=128=128160J160J HBS=50HBS=508080 0 770 912 1394 1538 时间/min 温度/ 有磁性的 -Fe 体心立方 无磁性的 -Fe 体心立方 -Fe 面心立方 -Fe 体心 立方 液态 1394 912 第六节第
21、六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 一、 铁素体（铁素体（F F或或） 定义：碳溶于定义：碳溶于- -FeFe中所形成的间隙固溶体中所形成的间隙固溶体 晶格结构：晶格结构：bccbcc 最大溶解度：最大溶解度：0.02%0.02%（727727） 性能：性能： b b=180=180280MPa280MPa 0.2 0.2=100 =100170MPa170MPa HBS=50HBS=508080 =30%=30%50%50% =70%=70%80%80% a ak k=160=160200J/cm 200J/cm 2 2 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 二、奥氏体（二、奥氏体（A A或或
22、） 定义：碳溶于定义：碳溶于- -FeFe中所形成的间隙固溶体（高温组织）中所形成的间隙固溶体（高温组织） 晶格结构：晶格结构：fccfcc 最大溶解度：最大溶解度：2.11%2.11%（11481148） 性能：性能： b b400MPa400MPa HBS=170HBS=170220220 =40%=40%50%50% 高塑性、高塑性、 无磁无磁 奥氏体奥氏体 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 三、 渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C） 定义：定义：FeFe 与与 C C 所形成的金属化合物所形成的金属化合物 晶格结构：复杂正交晶格结构：复杂正交 性能：性能：b b30MPa30M
23、Pa HBS=800HBS=800 0 0 0 0 硬而脆（耐磨性好）硬而脆（耐磨性好） FeFe3 3C C 3Fe+C3Fe+C（石墨）（石墨） 合金渗碳体：合金渗碳体： （FeFe、MeMe）3 3C C FeFe3 3（ C C、N N）或）或 FeFe3 3（ C C、B B） 石墨碳石墨碳 晶格结构：简单六方晶格结构：简单六方 性能性能: : 加工性能加工性能 机械性能机械性能 高温 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 钢中的渗碳体钢中的渗碳体 铸铁中的石墨铸铁中的石墨 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 灰铸铁(珠光体+片状石墨 ) 球墨铸铁（铸态）珠光体+铁素体+球状石
24、墨 400X 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 可锻铸铁 400X （铁素体+团絮状石墨） 蠕墨铸铁 (铁素体+蠕虫状石墨)400X 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 四、珠光体（四、珠光体（P P） 定义：定义：F F与与 FeFe3 3C C 所形成的机械混合物（平均含碳量：所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%0.77%） 性能：性能：b b750MPa750MPa HBS=180HBS=180 20%20%25%25% a ak k=30=30 40J/cm 40J/cm 2 2 综合性能 综合性能 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 五、莱氏体（莱氏体（L Ld
25、d、 或或 L Le e 、 ） 定义：定义：A A与与 FeFe3 3C C 所形成的机械混合物（平均含碳量：所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%4.3%） 性能：硬而脆性能：硬而脆 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 一、 Fe-Fe3C相图 简化相图简化相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 简化相图简化相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 简化的简化的Fe - Fe3C 相图相图 A C D E F G S P Q 1148 727 L A L+A L+ Fe3C 4.3%C 2.11%C 0.0218%C 6.69%C Fe Fe3C T/ ( A+Fe3C )
26、 Ld Ld+Fe3C A+Ld+Fe3C F A+F A+ Fe3C ( F+ Fe3C ) P P+F 0.77%C P+Fe3C Ld Ld +Fe3C P+Ld +Fe3C K 共晶相图共晶相图 共析相图共析相图 匀晶相图匀晶相图 ( P+Fe3C ) 1538 912 1227 Fe-Fe3C相图分析 点：点：A A、G G、Q Q、D)D)； E E、P P；C C、S S 线：线：ACDACD、AECFAECF； ECFECF、PSKPSK； ESES、PQPQ； AEAE、GSGS； 区：单相区区：单相区 两相区两相区 三相区三相区 简化相图简化相图 第六节第六节 铁碳合金相图
27、铁碳合金相图 共析转变反应式共析转变反应式: : AS ( FP + Fe3C ) 727 共晶转变反应式共晶转变反应式: : LC ( AE + Fe3C ) 1148 P Ld 特性点的 符号 温度t/ 含碳量 wc% 含义 A C D E G P S Q 1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温 0 4.3 6.69 2.11 0 0.02 0.77 0.0008 纯铁的熔点 共晶点 渗碳体的熔点 碳在奥氏体中的最大溶解度 -Te -Te同素异晶转变 点 碳在铁素体中的最大溶解度 共析点 碳在铁素体中的溶解度 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 二、典型合
28、金的结晶过程 铁碳铁碳 合金合金 含碳量为含碳量为2.11%2.11%6.69%6.69%的铁碳合金。的铁碳合金。 共晶生铁：共晶生铁： 含碳量为含碳量为4.3%;4.3%; 亚共晶生铁：亚共晶生铁：含碳量在含碳量在2.11%2.11%4.3%4.3%之间；之间； 过共晶生铁：过共晶生铁：含碳量在含碳量在4.3%4.3%6.69%6.69%之间；之间； 工业纯铁工业纯铁 钢钢 生生 铁铁 含碳量为含碳量为0.02%0.02%2.11%2.11%的铁碳合金。根据的铁碳合金。根据 金相金相 组织的不同，可分为三种。组织的不同，可分为三种。 共析钢：共析钢： 含碳量为含碳量为0.77%;0.77%;
29、 亚共析钢：亚共析钢：含碳量在含碳量在0.02%0.02%0.77%0.77%之间；之间； 过共析钢：过共析钢：含碳量在含碳量在0.77%0.77%2.11%2.11%之间；之间； 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 FeFeFeFe3 3C C合金平衡相图合金平衡相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 共共 析析 钢钢 的的 结结 晶晶 过过 程程 显 微 组 织 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 亚共亚共 析析 钢钢 的的 结结 晶晶 过过 程程： 显显 微微 组组 织织 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 20钢 100X. 45钢 100X 第六节第六节 铁碳合金相
30、图铁碳合金相图 过共析钢的结晶过程：过共析钢的结晶过程： 显 微 组 织 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 过共析钢的显微组织：过共析钢的显微组织： 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 共晶白口铁的结晶过程：共晶白口铁的结晶过程： 显显 微微 组组 织织 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 亚共晶白口铁的结晶过程：亚共晶白口铁的结晶过程： 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 过共晶白口铁的结晶过程：过共晶白口铁的结晶过程： 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金
31、相图 Fe Fe3 C S Q P N K J H G F E D C B A A+ Fe3C A+F L+A A+ L+ F A L L+ Fe3C F+ Fe3C A+ Fe3C A+ Fe3C +Ld Ld Ld+ Fe3C Ld+ Fe3C Ld P+ Fe3C +Ld P+ Fe3C P+F P F+ Fe3C C% 温 度 温 度 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 三、铁碳合金的成分与性能的关系 含碳量对室温平衡组织的影响含碳量对室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为： 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相
32、图 含碳量对力学性能的影响含碳量对力学性能的影响 亚共析钢亚共析钢随含碳量增加，随含碳量增加，P P 量增加量增加，钢的强度、硬度升高，钢的强度、硬度升高， 塑性、韧性下降。塑性、韧性下降。 0.77%0.77%C C时，时，组织为组织为100% 100% P P, , 钢的性能即钢的性能即P P的性能。的性能。 0.9%0.9%C C，FeFe3 3C C 为晶界连 为晶界连 续网状，续网状，强度下降强度下降, , 但硬但硬 度仍上升。度仍上升。 2.11%2.11%C C，组织中有以组织中有以 FeFe3 3C C为基的为基的LdLd, ,合金太脆合金太脆. . 第六节第六节 铁碳合金相图
33、铁碳合金相图 含碳量对工艺性能的影响含碳量对工艺性能的影响 切削性能切削性能: : 中碳钢合适中碳钢合适 可锻性能可锻性能: : 低碳钢好低碳钢好 焊接性能焊接性能: : 低碳钢好低碳钢好 铸造性能铸造性能: : 共晶合金好共晶合金好 热处理性能热处理性能: : 第六章介绍第六章介绍 焊 缝 组 织 焊 缝 组 织 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 二、二、FeFe- - Fe3CFe3C相图在工业中的应用相图在工业中的应用 1 1、在选材方面的应用、在选材方面的应用 1 1）桥梁、船舶、车辆及各种建筑材料，需要塑性、韧性）桥梁、船舶、车辆及各种建筑材料，需要塑性、韧性 好的材料，可选用
34、低碳钢（好的材料，可选用低碳钢（c =0.1%c =0.1%- -0.25%0.25%）；）； 2 2）对工作中承受冲击载荷和要求较高强度的各种机械零对工作中承受冲击载荷和要求较高强度的各种机械零 件，希望强度和韧性都比较好，可选用中碳钢（件，希望强度和韧性都比较好，可选用中碳钢（c c =0.25%=0.25%- -0.65%0.65%）；）； 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 3 3）制造各种切削工具、模具及量具时，需要高的硬制造各种切削工具、模具及量具时，需要高的硬 度、而耐磨性，可选用度、而耐磨性，可选用 高碳钢（高碳钢（c =0.77%c =0.77%- -1.44%1.44%
35、）。）。对于形状复杂的箱体、对于形状复杂的箱体、 机器底座等，可选用熔点低、流动性好的铸铁材料。机器底座等，可选用熔点低、流动性好的铸铁材料。 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 2 2、在铸造生产上的应用、在铸造生产上的应用 由由FeFe- - FeFe3 3C C相图可见，相图可见， 共晶成分的铁碳合金熔点共晶成分的铁碳合金熔点 低，结晶温度范围最小，低，结晶温度范围最小， 具有良好的铸造性能。因具有良好的铸造性能。因 此，在铸造生产中，经常此，在铸造生产中，经常 选用接近共晶成分的铸铁选用接近共晶成分的铸铁。 铁碳相图与铸锻工艺间的关系铁碳相图与铸锻工艺间的关系 第六节第六节 铁碳合
36、金相图铁碳合金相图 3、在锻压生产上的应用、在锻压生产上的应用 钢在室温时组织为两相混合物，塑性较差，变形困难。钢在室温时组织为两相混合物，塑性较差，变形困难。 奥氏体的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。加热奥氏体的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。加热 温度不宜过高。温度不宜过高。 各种碳钢较合适的锻轧加热温度范围是：各种碳钢较合适的锻轧加热温度范围是： 始锻轧温度为固相线以下始锻轧温度为固相线以下100100- -200(1150 200(1150 - - 1250 ) 1250 ) ； 终锻轧温度为终锻轧温度为750750- -850850。对过共析钢，则选择在。对过共析钢，则选择在PS
37、KPSK线以线以 上某一温度。上某一温度。 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 焊接时，从焊缝到母材各区域的温度是不同的，由焊接时，从焊缝到母材各区域的温度是不同的，由FeFe- - FeFe3 3C C相图可知，温度不同，冷却后的组织性能就不同，需相图可知，温度不同，冷却后的组织性能就不同，需 要在焊接后采用热处理方法加以改善。要在焊接后采用热处理方法加以改善。 4 4、在热处理方面的应用、在热处理方面的应用 铁碳合金在固态加热或冷却过程中均有相的变化，所以钢和铸铁可以进行铁碳合金在固态加热或冷却过程中均有相的变化，所以钢和铸铁可以进行 有相变的退火、正火、淬火和回火等热处理。此外，奥氏体有溶解碳和其它有相变的退火、正火、淬火和回火等热处理。此外，奥氏体有溶解碳和其它 合金元素的能力，而且溶解度随温度的提高而增加，这就是钢可以进行渗碳合金元素的能力，而且溶解度随温度的提高而增加，这就是钢可以进行渗碳 和其它化学热处理的缘故。和其它化学热处理的缘故。 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图 第六节第六节 铁碳合金相图铁碳合金相图
