首页材料科学基础学科材料科学基础 04 第4章 铁碳合金相图.pptx

04 第4章 铁碳合金相图.pptx

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本课件先介绍铁与碳两个组元及铁素体、奥氏体、渗碳体等基本相,再逐点讲解Fe—Fe3C相图的特性点与三条特性曲线,分析包晶、共晶、共析转变,梳理工业纯铁、钢与白口铸铁结晶过程,最后讨论相图在选材与工艺上的应用及碳钢分类。

第4章教学要点表,涵盖铁碳合金组元性质、Fe—Fe3C相图分析、典型合金结晶与碳钢四块知识
铁与碳元素性质页,介绍铁碳合金两大组元Fe与C的基本特性
铁碳合金基本相页,涵盖纯铁性能特点、同素异晶转变、铁素体与奥氏体及Fe3C
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第1页:第4章 铁碳合金相图 教学要点

第4章 铁碳合金相图

第4章 铁碳合金相图 教学要点
相关知识掌握程度知识要点
铁碳合金组元性质铁、碳、渗碳体;δ-Fe、γ-Fe、α-Fe;铁素体、奥氏体熟悉铁和碳元素性质,掌握铁的同素异晶转变
Fe—Fe3C典型合金平衡结晶过程Fe—Fe3C相图分析:线、区物理意义,平衡反应;典型合金平衡结晶过程:工业纯铁、钢、白口铸铁熟悉Fe—Fe3C相图各点线面的物理意义,掌握相图中的基本反应,注重典型合金平衡结晶过程分析和杠杆定律的应用
Fe—Fe3C相图的应用组织组成物标示的Fe—Fe3C相图,含碳量与材料力学性能,相图在选材、工艺制定中的应用掌握以相组成物和组织组成物标示的Fe—Fe3C相图,熟悉其在生产中的基本应用
碳钢钢中常存杂质元素,碳钢分类,常用碳钢掌握碳钢编号原则和分类

原页「本章教学要点」为三列表格,源文件文字粘连,此处按三列结构还原为真表格,措辞与原文一致。

第2页:4.1 铁碳合金组元性质:铁和碳

4.1 铁碳合金组元性质

1. 铁和碳元素

  • Fe
  • C

源文件本页小节编号写作「3.1」,与本章序号不符,按内容体系订正为 4.1。

第3页:铁碳合金中的基本相

2. 铁碳合金组元

  • 纯铁及其性能特点
  • 铁的同素异晶转变
  • 铁素体和奥氏体
  • Fe3C及其性能特点

第4页:Fe—Fe3C相图中的特性点

4.2 Fe—Fe3C相图分析

1. 相图中的点、线、区及其意义

Fe—Fe3C相图中的特性点
符号温度(℃)含碳量 w(C)%含义
A15380纯铁的熔点
B14950.53包晶转变时液态合金的成分
C11484.30共晶点
D12276.69渗碳体的熔点
E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度
F11486.69渗碳体的成分
G9120转变温度(A3)
H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度
J14950.17包晶点
K7276.69渗碳体的成分
N13940转变温度(A4)
P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度
S7270.77共析点(A1)
Q6000.0057600℃时碳在α-Fe中的溶解度

源文件本页小节编号写作「3.2」,按本章序号订正为 4.2;原表数值为横向连排,此处按「含义—温度—含碳量—符号」的原有顺序逐列切分还原,数值均与原文一致。

第5页:包晶转变(水平线HJB)

2. 包晶转变(水平线HJB)

本页源文件仅提取到标题「包晶转变(水平线HJB)」,反应式与组织转变示意见课件原图。

第6页:共晶转变线(水平线ECF)

3. 共晶转变线(水平线ECF)

本页源文件仅提取到标题「共晶转变线(水平线ECF)」,反应式与组织转变示意见课件原图。

第7页:共析转变(水平线PSK)

4. 共析转变(水平线PSK)

本页源文件仅提取到标题「共析转变(水平线PSK)」,反应式与组织转变示意见课件原图。

第8页:三条重要的特性曲线

5. 三条重要的特性曲线

GS线(A3线)
冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线,或者说加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线。
ES线(Acm线)
碳在奥氏体中的溶解度曲线。温度低于此曲线时,从奥氏体中析出二次渗碳体,用Fe3CⅡ表示。
PQ线
碳在铁素体中的溶解度曲线。铁素体从727℃冷却下来时,从铁素体中析出三次渗碳体,用Fe3CⅢ表示。

第9页:4.3 工业纯铁的平衡结晶

4.3 Fe—Fe3C相图典型合金平衡结晶过程

1. 工业纯铁

本页源文件仅提取到标题「工业纯铁」,结晶过程与组织示意见课件原图。

第10页:钢的平衡结晶过程

2. 钢

  • 共析钢
  • 亚共析钢
  • 过共析钢

第11页:白口铸铁的平衡结晶

3. 白口铸铁

  • 共晶白口铸铁
  • 亚共晶白口铸铁
  • 过共晶白口铸铁

第12页:以组织组成物标示的Fe—Fe3C相图

4.4 Fe—Fe3C相图的应用

1. 以组织组成物标示的Fe—Fe3C相图

  • 含碳量对平衡组织的影响
  • 含碳量对力学性能的影响

第13页:Fe—Fe3C相图在选材上的应用

2. Fe—Fe3C相图在选材上的应用

铁碳合金相图总结了合金组织及性能随成分的变化规律,这样就便于根据工件的工作环境和性能要求来选择材料。当然为了进一步提高钢的性能,还需要有相应的合理工艺与之相配合。

白口铸铁具有很高的硬度和脆性,抗磨损能力也很好,可用来制造需要耐磨而不受冲击载荷的工件,如拨丝模、球磨机的铁球等。另外,白口铸铁也是可锻铸铁的原料。

第14页:Fe—Fe3C相图在工艺制定上的应用

3. Fe—Fe3C相图在制定加工工艺上的应用

Fe—Fe3C相图总结了不同成分的合金在缓慢加热和冷却时组织转变的规律,即组织随温度变化的规律,这就为制定热加工及热处理工艺提供了依据。

第15页:4.5 钢中常存的杂质元素

4.5 碳钢

1. 钢中常存的杂质元素

  • 硅
  • 锰
  • 硫
  • 磷
  • 其它(氮、氢、氧、夹杂物)

第16页:碳钢的分类

2. 碳钢的分类

  • 按钢的含碳量分类(低碳钢、中碳钢、高碳钢)
  • 按钢的用途分类(碳素结构钢、碳素工具钢)
  • 按钢的质量分类(普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢、特级优质碳素钢)

第17页:常用碳钢

3. 常用碳钢

  • 普通碳素结构钢
  • 优质碳素结构钢与合金结构钢
  • 碳素工具钢
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