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3.3.2 铁碳合金相图的分析
1.铁碳合金相图由三个相图组成:包晶相图、共晶相图和共析相图;
2.相图中有五个单相区:液相L、高温铁素体δ、铁素体 α、奥氏体 γ、渗碳体 Fe3C;
3.相图中有三条水平线:
HJB水平线(1495℃):包晶线,发生包晶反应,反应产物为奥氏体。
L0.53+δ0.09←→γ0.17
ECF水平线(1148℃):共晶线,发生共晶反应,反应产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物,称为莱氏体,用“Le”表示。
L 4.3←→γ2.11+ Fe3C
PSK水平线(727℃):共析线,发生共析反应,反应产物为铁素体和渗碳体的机械混合物,称为珠光体,用“P”表示。共析线又称为A1线
γ0.77←→F0.0218+ Fe3C
4.图中的特性点
A点:纯铁的熔点
C点:共晶点
D点: Fe3C的熔点
E点:γ-Fe中的最大溶碳量
G点:α-Fe→γ-Fe的同素异构转变点
J点:包晶点
N点:γ-Fe→α-Fe的同素异构转变点
S点:共析点
5.图中的特性线
ABCD-液相线
AHJECF-固相线
GS、GP为 α-Fe固溶体转变线
HN、JN为奥氏体A固溶体转变线
ES线为碳在奥氏体A中的固溶线,随着温度下降,C的溶解度下降,当含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148℃冷却到727℃时,会从奥氏体中析出渗碳体,称为二次渗碳体,标记为Fe3CⅡ。ES线又称为Acm线。
PQ线为碳在α-Fe中的固溶线,随着温度下降,C的溶解度下降,铁碳合金自727℃向室温冷却时,会从铁素体中析出渗碳体,称为三次渗碳体。标记为Fe3CⅢ,但因为析出量极少,在含碳量高的合金中不予以考虑。
CD线是从液体中结晶出渗碳体的开始温度线,从液体中结晶出的渗碳体称为一次渗碳体,标记为Fe3CⅠ。
铁碳合金:碳钢和铸铁的统称,都是以铁和碳为基本组元的合金
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3.3.3 典型铁碳合金的平衡结晶过程
一、铁碳合金的分类
1.工业纯铁(<0.0218%C)
室温下的平衡组织几乎全部为铁素体的铁碳合金,工业上很少使用
2.钢(0.0218%--2.11%C)
高温组织为单相奥氏体,易于变形。根据室温组织的不同分为三类
亚共析钢(0.0218%--0.77%C):指室温下的平衡组织为铁素体与珠光体的铁碳合金,有熟铁之称;
共析钢(0.77%C):指室温下的平衡组织为珠光体的铁碳合金,即碳素工具钢中的T8钢;
过共析钢(0.77%C-- 2.11%C):指室温下的平衡组织为珠光体与二次渗碳体的铁碳合金。
3.白口铸铁( 2.11% -- 6.69%C)
指液态结晶时都有共晶反应且室温下的平衡组织中皆含有变态莱氏体的一类铁碳合金,其断口白亮而得名,俗称生铁。
亚共晶白口铸铁
共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁
二、结合下图,分析7种典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化
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1. 工业纯铁的结晶过程(图中合金①)
1—2点:匀晶反应形成δ铁素体
2—3点:不发生组织转变
3—4点:开始从δ铁素体中析出奥氏体,4点后全部转化为奥氏体
4—5点:不发生组织转变
5—6点:开始从奥氏体中析出铁素体,6点后全部转化为铁素体
6—7点:不发生组织转变
7点以后:开始从铁素体中析出三次渗碳体
工业纯铁结晶过程的基本反应:匀晶反应十固溶体转变反应+二次析出反应
工业纯铁的室温组织:F十Fe3CⅢ
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纯铁的结晶过程中的组织变化过程