搞铸造别提不懂铁碳相图,这里有全解

   日期:2018-09-27     来源:材料科学与工程    浏览:171    评论:0    
 首先,想要了解铁碳合金铁碳相图,则需要一些准备知识,比如合金相组元成分的概念等,基本如下:

  合金:一种金属元素与另外一种或几种元素,通过熔化或其他方法结合而成的具有金属特性的物质

  相:合金中同一化学成分同一聚集状态,并以界面相互分开的各个均匀组成部分

  固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体,固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种

  固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象

  金属化合物:合金的组元间以一定比例发生相互作用儿生成的一种新相,通常能以化学式表示其组成

  铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图,铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C铁存在着同素异晶转变,即在固态下有不同的结构不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体,FeFe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体由于-Fe和-Fe晶格中的孔隙特点不同,因而两者的溶碳能力也不同

  在铁碳合金中一共有三个相,即铁素体奥氏体和渗碳体

  1.铁素体

  铁素体是碳在-Fe中的间隙固溶体,用符号F(或)表示,体心立方晶格;虽然BCC的间隙总体积较大,但单个间隙体积较小,所以它的溶碳量很小,最多只有0.0218%(727时),室温时几乎为0,因此铁素体的性能与纯铁相似,硬度低而塑性高,并有铁磁性

  =30%~50%,AKU=128~160J,b=180~280MPa,50~80HBS.

  铁素体的显微组织与纯铁相同,用4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒,在亚共析钢中铁素体呈白色块状分布,但当含碳量接近共析成分时,铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围

  2.奥氏体

  奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体,用符号A(或)表示,面心立方晶格;虽然FCC的间隙总体积较小,但单个间隙体积较大,所以它的溶碳量较大,最多有2.11%(1148时),727时为0.77%

  在一般情况下,奥氏体是一种高温组织,稳定存在的温度范围为727~1394,故奥氏体的硬度低,塑性较高,通常在对钢铁材料进行热变形加工,如锻造,热轧等时,都应将其加热成奥氏体状态,所谓趁热打铁正是这个意思b=400MPa,170~220HBS,=40%~50%.

  另外,奥氏体还有一个重要的性能,就是它具有顺磁性,可用于要求不受磁场的零件或部件

  奥氏体的组织与铁素体相似,但晶界较为平直,且常有孪晶存在

  3.渗碳体

  渗碳体是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物,用化学分子式Fe3C表示它的碳质量分数Wc=6.69%,熔点为1227,质硬而脆,耐腐蚀用4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下呈白色,如果用4%苦味酸溶液浸蚀,渗碳体呈暗黑色

  渗碳体是钢中的强化相,根据生成条件不同渗碳体有条状网状片状粒状等形态,它们的大小数量分布对铁碳合金性能有很大影响.

  总结:

  在铁碳合金中一共有三个相,即铁素体奥氏体和渗碳体但奥氏体一般仅存在于高温下,所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相,就是铁素体和渗碳体由于铁素体中的含碳量非常少,所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中这一点是十分重要的.

  铁和碳可以形成一系列化合物,如Fe3C,Fe2C,FeC等,有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分,通常称其为 Fe-Fe3C相图,此时相图的组元为Fe和Fe3C

  由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下,因此成分轴从0~6.69%所谓的铁碳合金相图实际上就是FeFe3C相图

  铁碳相图上的合金,按成分可分为三类:

  (1)工业纯铁(<0.0218% C),其显微组织为铁素体晶粒,工业上很少应用

  (2)碳钢(0.0218%-2.11%C),其特点是高温组织为单相A,易于变形,碳钢又分为亚共析钢(0.0218%-0.77%C)共析钢(0.77%C)和过共析钢(0.77%-2.11%C)

  (3)白口铸铁(2.11%-6.69%C),其特点是铸造性能好,但硬而脆,白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁(2.11%-4.3%C)共晶白口铸铁(4.3%C)和过共晶白口铸铁(4.3%6.69%C)



  相图分析

  FeFe3C相图看起 来比较复杂,但它仍然是由一些基本相图组成的,我们可以将FeFe3C相图分成上下两个部分来分析

  共晶转变

  在11484.3%C的液相发生共晶转变:Lc(AE+Fe3C),转变的产物称为莱氏体,用符号Ld表示

  存在于1148~727之间的莱氏体称为高温莱氏体,用符号Ld表示,组织由奥氏体和渗碳体组成;存在于727以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体,用符号Ld表示,组织由渗碳体和珠光体组成

  低温莱氏体是由珠光体,Fe3C和共晶Fe3C组成的机械混合物经4%硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察,其中珠光体呈黑色颗粒状或短棒状分布在Fe3C基体上,Fe3C和共晶Fe3C交织在一起,一般无法分辨

  共析转变

  在7270.77%的奥氏体发生共析转变:AS(F+Fe3C),转变的产物称为珠光体共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体

  特征点

  相图中应该掌握的特征点有:ADECG(A3点)S(A1点),它们的含义一定要搞清楚根据相图分析如下点:



  相图中重要的点(14个):

  1.组元的熔点: A (0,1538) 铁的熔点;D (6.69,1227) Fe3C的熔点

  2.同素异构转变点:N(0, 1394) -Fe -Fe;G(0, 912)-Fe -Fe

  3.碳在铁中最大溶解度点:

  P(0.0218,727),碳在-Fe 中的最大溶解度

  E(2.11,1148),碳在-Fe 中的最大溶解度

  H (0.09,1495),碳在-Fe中的最大溶解度

  Q(0.0008,RT),室温下碳在-Fe 中的溶解度

  三相共存点:

  S(共析点,0.77,727),(A+F +Fe3C)

  C(共晶点,4.3,1148),( A+L +Fe3C)

  J(包晶点,0.17,1495),(+ A+L )

  其它点

  B(0.53,1495),发生包晶反应时液相的成分

  F(6.69,1148 ), 渗碳体

  K(6.69,727 ), 渗碳体

  特性线

  相图中的一些线应该掌握的线有:ECF线,PSK线(A1线),GS线(A3线),ES线(ACM线)

  水平线ECF为共晶反应线

  碳质量分数在2.11%~6.69%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共晶反应

  水平线PSK为共析反应线

  碳质量分数为0.0218%~6.69%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共析反应

  PSK线亦称A1线

  GS线是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线, 通常称A3线

  ES线是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线.由于在1148时A中溶碳量最大可达2.11%, 而在727时仅为0.77%, 因此碳质量分数大于0.77%的铁碳合金自1148冷至727的过程中, 将从A中析出Fe3C.析出的渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)Acm线亦为从A中开始析出Fe3CII的临界温度线.

  PQ线是碳在F中固溶线

  在727时F中溶碳量最大可达0.0218%, 室温时仅为0.0008%, 因此碳质量分数大于0.0008%的铁碳合金自727冷至室温的过程中,将从F中析出Fe3C析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)PQ线亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线Fe3CIII数量极少,往往予以忽略

  相图相区

  1.单相区(4个+1个): L,,A,F ,(+ Fe3C)

  2.两相区(7个):L + ,L + Fe3C,L + A, + A ,A + F ,A + Fe3C ,F + Fe3C
文章链接:易紧通 http://www.164580.com/article/detail_24847.html
 
打赏
 
更多>同类行业资讯
0相关评论

推荐图文
推荐行业资讯
点击排行
网站首页  |  协会架构  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报
扫一扫加好友,关注更多