5.2铁碳合金（2）（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人邮版）

铁碳合金（2） ▲合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素组成的具有金属性质的物质。 ▲组元：组成合金的基本物质。 ▲相：指金属或合金中具有相同成分、相同结构并以界面相互分开的各个均匀的组成部分。 ▲组织：指用肉眼或借助于放大镜、显微镜观察到的材料内部的形态结构。 如: 黄铜：Cu-Zn，铝合金：Al-Si。 1.合金的组元 二、合金的晶体结构 2.相和组织 根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的相可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三类。 ① 固溶体 3.合金的组织 固溶体强度、硬度较低，塑性、韧性较好。 ② 金属化合物 ③ 机械混合物 金属化合物是合金组元之间相互发生作用而形成具有金属特性的一种新相。 金属化合物晶体结构复杂，熔点高，硬而脆。 机械混合物的性能介于固溶体和金属化合物之间，即强度、硬度较高，塑性、韧性较好。 三、铁碳合金的基本组织 1.铁素体：碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体（F），它仍保持α-Fe的体心立方晶格结构。 由于α-Fe晶粒间隙小，碳在α-Fe中溶解度极小，室温时仅为0.0008%， 727℃最大为0.0218%，所以是几乎不含碳的纯铁。 塑性和冲击韧度较好，而强度、硬度较低。 铁素体原子排列 因晶格间隙较大，碳在γ-Fe中的解度要比在α-Fe中大，在727℃时为0.77%，在1148℃时溶解度最大，可达2.11%。 奥氏体的强度、硬度较低，但具有良好的塑性，是绝大多数钢高温进行压力加工的理想组织。 2.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体（A），它扔保持γ-Fe的面心立方晶格结构。 奥氏体原子排列 3.渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。含碳量为6.69%，硬度很高（大于800HBW），脆性大，塑性和冲击韧度几乎为零。 4.珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（P）。力学性能介于铁素体和渗碳体之间，综合性能良好。即强度较好，硬度适中，并具有一定的塑性。 铁素体、奥氏体、渗碳体属于单相组织，珠光体、莱氏体属于两相混合组织。 5.莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（Ld）。莱氏体中由于大量渗碳体存在，其性能与渗碳体相似，即硬度高，塑性差。 铁碳合金中的基本相： 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。 四、铁碳合金相图 Fe3C Fe2C FeC 温度 Fe C (6.69%C) Fe–C二元相图 1148 ℃ 1.共晶反应 一定成分的液相在一定的温度下，同时结晶出两种成分和结构均不相同的固相的反应。 L 4.3%c A2.11%c+Fe3C6.69%c 共晶反应的产物即莱氏体。 Ld = A2.11%c+Fe3C6.69%c 三种反应 一定成分的固相在一定的温度下，同时析出两种成分和结构均不相同的新的固相的反应。 A 0.77%c 727 ℃ F0.0218%c+Fe3C6.69%c 共析反应的产物即珠光体。 P = F0.0218%c+Fe3C6.69%c 2.共析反应 三种反应 3.包晶反应 L 0.53%c + δ0.09%c 1495 ℃ A0.17%c 包晶反应是一个液相与一个固相相互作用，生成一个新的固相的过程。 三种反应 PSK共析线-A1线 ECF共晶线 ACD线—液相线 AECF线—固相线 GS线-A3 线 ES线-Acm线 纯铁的熔点1538℃ 共晶点1148℃ 渗碳体熔点1227℃ 共析点727℃ 同素异晶转变点912℃ 碳在奥氏体中的最大溶解度点1148℃ 特性点 的符号 温度 t/℃ 碳含量 wc% 含 义 A B C D E G P S 1538 1495 1148 1227 1148 912 727 727 0 0.53 4.3 6.69 2.11 0 0.0218 0.77 纯铁熔点 包晶反应液态合金的浓度 共晶点 渗碳体的熔点（计算值） 碳在γ-Fe中的最大溶解度点 α-Fe γ-Fe同素异晶转变点 碳在α-Fe中的最大溶解度点 共析点 铁碳合金相图中的主要特性点 Fe-Fe3C相图相区分析 单相区--5个: 液相区（L）--ABCD以上区域；