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鐵碳相圖
iron-carbon diagram iron-
主要的內容
1.鐵碳合金狀態圖 1.鐵碳合金狀態圖 2.
鐵碳合金的結晶過程和組織變化 2.鐵碳合金的結晶過程和組織變化 3.鐵碳合金的成分鐵碳合金的成分、 3.
鐵碳合金的成分、組織與效能間的關係
fe—c fe c合金概述
steels)和鑄鐵和鑄鐵( irons)是現代機械製造工鋼 ( steels) 和鑄鐵 ( cast irons) 是現代機械製造工業中應用最廣的金屬材料，雖然種類很多，成分不一， 業中應用最廣的金屬材料 ， 雖然種類很多 ， 成分不一 ， 其基本組成都是鐵(fe)和碳 c)兩種元素故統稱為鐵碳和碳( 兩種元素， 其基本組成都是鐵(fe)和碳(c)兩種元素，故統稱為鐵碳合金（ iron－ system） 合金（alloys of the iron－carbon system）。 鐵碳相圖( irondiagram)描述了鋼鐵材料的鐵碳相圖 ( iron-carbon diagram) 描述了鋼鐵材料的成分、溫度與組織（ 之間的關係， 成分 、 溫度與組織 （ 相 ） 之間的關係， 是了解鋼鐵材料的基礎。 的基礎。
fe—c fe c合金概述
在鐵碳合金中，fe與可以形成一系列化合物：fe3 在鐵碳合金中，fe與c可以形成一系列化合物：fe3c、 fec。
fefefe2c、fec。 所以 ， fe-c 相圖可以劃分成 fe-fe3c, fec和fec- 四個部分。 fe3c-fe2c, fe2c-fec和fec-c四個部分。
由於化合物是硬脆相，後面三部分相圖實際上沒有應用價值（ 硬脆相 ， 後面三部分相圖實際上沒有應用價值 （ 工業上使用的鐵碳合金含碳量不超過5 因此， 上使用的鐵碳合金含碳量不超過5％），因此，通常所說的鐵碳相圖就是fe fe部分。 說的鐵碳相圖就是fe-fe3c部分。
fefe-fe3c相圖
c合金中的組元鐵碳合金中組元：純鐵( 鐵碳合金中組元：純鐵(fe) 滲碳體（ 滲碳體（fe3c）
(1)純鐵（fe） 純鐵（fe）
純鐵（ iron） 純鐵（pure iron） 純鐵固態下具有同素異構轉變 transformation） （allotropic transformation） 純鐵具有磁性轉變（ 770℃ 磁性轉變、 純鐵具有磁性轉變 （ 770 ℃ 磁性轉變 、 transformation） magnetic transformation）。
純鐵的同素異構轉變
純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化
概念鐵素體：碳在a-fe（體心立方結構的鐵）中的間隙固溶體。 奧氏體：
碳在γ -fe（麵心立方結構的鐵）中的間隙固溶體。 滲碳體：碳和鐵形成的穩定化合物（fe3c）。
珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物 （f+fe3c 含碳0.8%） 萊氏體：
滲碳體和奧氏體組成的機械混合物（含碳 4.3%）
滲碳體(fe3c)－ (2) 滲碳體(fe3c)－a
滲碳體（cementite） fe—c 滲碳體（cementite）是fe c合金中碳以化合物( c)形式出現的形式出現的。 化合物(fe3c)形式出現的。 fe3c 在 230 ℃ 以下具有鐵磁性 ， 常用 a0 表 230℃ 以下具有鐵磁性， 常用a fe3 示這個臨界點。
示這個臨界點。 fe3 在鋼和鑄鐵中呈現片狀， 粒狀， fe3c 在鋼和鑄鐵中呈現片狀 ， 粒狀 ， 網狀和板條狀。 狀和板條狀。
fe—c 2. fe c合金中的基本相
fe—fe3c相圖中，fe—c fe3c相圖中在fe fe3c相圖中，fe c合金在不同條件成分，溫度) 可有五個基本相： (成分，溫度)下，可有五（六）個基本相： l fe3c相、（石墨石墨g 相、δ相、γ相、α相、fe3c相、（石墨g）。
液相( （1）液相(l) fe與在高溫下形成的液體溶液。 abcd線 fe與c在高溫下形成的液體溶液。(abcd線以上) 以上) 高溫鐵素體（ （2）δ相[高溫鐵素體（high temperature ferrite） ferrite）]
fe—c fe c合金中的基本相
奧氏體（austenite） （3） 奧氏體（austenite） 奧氏體( a)是 fe形成的間奧氏體 ( γ 或 a) 是 c 溶解於 γ—fe 形成的間 fe 隙固溶體稱為奧氏體（austenite）。 隙固溶體稱為奧氏體（austenite） 奧氏體
fe—c fe c合金中的基本相鐵素體（ferrite） （4）鐵素體（ferrite） 鐵素體（ 溶於α fe形成的鐵素體 （ α 或 f） 是 c 溶於 α－fe 形成的間隙固溶體稱為鐵素體 ferrite） 鐵素體（ 間隙固溶體稱為鐵素體（ferrite）。 （5）滲碳體（cementite） 前面已討論過 cementite） 石墨（ （6） 石墨（c） 在一些條件下，碳可以以游離態石墨在一些條件下，碳可以以游離態石墨 graphite） hcp)穩定相存在穩定相存在。 （graphite） (hcp)穩定相存在。
所以石墨在於fe 合金鑄鐵中也是乙個基本相。 fe—c 在於fe c合金鑄鐵中也是乙個基本相。
fe—fe3c fe3c相圖分析 3. fe fe3c相圖分析
如圖為fe fe3c 如圖為fe—fe3c相圖 fe fe3c相圖全貌。 全貌。根據分析圍繞三條水平線可把fe fe3c相圖 fe—fe3c 水平線可把fe fe3c相圖分解為三個部分考慮：
分解為三個部分考慮：左上角的包晶部分， 上角的包晶部分，右邊的共晶部分， 共晶部分，左下角的共析部分。 部分。
分析點、 分析點、線、區特別是重要的點、 別是重要的點、三條水平恆溫轉變線 、重要的相界線
fe3c相圖的點 （1）fe—fe3c相圖的點 fe fe3c
fe—fe3 fe fe3c 相圖相圖中 fe 的各特性點所對應的溫度、 溫度 、 成分和意義如下表： 下表： a 、 b 、 c 、 d、 e、 f 、 g、 h、 j、 k 、 n 、 p、 各點（ s、q各點（表2-1）
（2）fe—fe3c相圖的線 2 fe fe3c fe3c相圖的線 。
a.三條水平線 a.三條水平線
① hjb-- 包晶轉變線 ： hjb-1459℃ （1459℃） l0.53+δ0.09 γ0.17 （lb+δh γ j）
轉變產物為奧氏體 (austenit) 強度低， 強度低，塑性好
a.三條水平線 a.三條水平線
ecf-② ecf-- 共晶轉變線 ： 1148℃ （1148℃）， l 4 .3 γ2.
11+ fe3c （ lc γe+ fe3c） 轉變產物為萊氏體 ledeburite） （ ledeburite）， 用 ld 表示。 表示。 硬、脆、無法加工
a.三條水平線 a.三條水平線
psk--共析轉變線( --共析轉變線 ③psk--共析轉變線(a1線): 727℃ （727℃） γ0.77 α0.0218 + fe3c （γs αp+ fe3c）
轉變產物為α 轉變產物為α和fe3c組成的機械混合物稱為珠光體機械混合物稱為珠光體 pearlite）， ），用表示。 （pearlite），用p表示。 塑性、韌性、 塑性、韌性、硬度介於 fe3c之間之間。
α和fe3c之間。
b. 兩條磁性轉變線
虛線) ①a0線(虛線) : 滲碳體的磁滲碳體的磁性轉變線 ， 230℃以上無磁性， 230℃以下鐵磁性。 230℃以下鐵磁性。
② mo(a2線）： 鐵素體的磁性轉變線 。 鐵素體的磁 770℃以上無磁性， 770℃以下鐵磁體。
770℃以下鐵磁體。 溫度又稱居里點又稱居里點。 a2溫度又稱居里點。
a0、a1、a2、a3、acm 線溫度依次公升高。
幾條重要的相界線(固態轉變線) c. 幾條重要的相界線(固態轉變線) ① gs線(a3 線)： gs線冷卻時從γ 冷卻時從 γ 中開始析出或加熱時α 全部溶入γ 加熱時 α 全部溶入 γ 中的轉變線.
轉變線. ② es線(acm線)： es線 acm線碳在γ 中的溶解度曲線。
碳在 γ 中的溶解度曲線 。 冷卻時從γ中開始析出或加熱時fe fe3cⅱ 或加熱時 fe3cⅱ 全部溶入γ中的轉變線. 溶入γ中的轉變線.
幾條重要的相界線(固態轉變線) c. 幾條重要的相界線(固態轉變線)
pq線 ③ pq線： 碳在α中的溶解度冷卻時從α 線.。冷卻時從α中開始析出fe 開始析出 fe3cⅲ 或加熱時fe 熱時 fe3cⅲ 全部溶入中的轉變線. α中的轉變線.
fe3c相圖中的區 （3）fe—fe3c相圖中的區 fe fe3c
fe—fe3 相圖中的區： fe fe3c相圖中的區： fe · 5個單相區：
l、δ、γ、 個單相區： fe3 α、fe3c 個兩相區： l+δ、l+γ、 · 7 個兩相區 ：
l+δ、l+γ、 l+fe3 δ+γ、γ+fe3 l+fe3c、δ+γ、γ+fe3c、 γ+α、α+ fe3c γ+α、 fe3 · 3個三相共存區： 個三相共存區： fe3c（ecf線 l+γ+ fe3c（ecf線）、 l+δ+γ（hjb線 l+δ+γ（hjb線）、 fe3c（ps** γ+α+ fe3c（ps**）
fe—c 4. fe c合金分類
fe、 合金通常按其含碳量( wc)及其室溫平 fe、c 合金通常按其含碳量 ( wc) 及其室溫平衡組織分為三大類： 衡組織分為三大類： iron） 工業純鐵 （ pure iron）、 碳鋼 （ carbon steel） 鑄鐵（ iron） steel）、 鑄鐵 （ cast iron）。
根據碳鋼和鑄鐵的相變、組織特徵可把二者細分。即： 的相變、組織特徵可把二者細分。
工業純鐵： wc<0.0218%)顯微組織為固 （1）工業純鐵：
(wc<0.0218%)顯微組織為固溶體。 溶體。
（2）鋼
steel）是含碳量在(wc=0 0218～ 11% 鋼（steel）是含碳量在(wc=0.0218～2.11%) 之間的fe fe、 合金。
其特點是： 之間的fe、c合金。其特點是：
高溫組織為單相的γ 具有很好的塑性。 高溫組織為單相的γ，具有很好的塑性。因而可以進行鍛造、軋制等壓力加工。
可以進行鍛造、軋制等壓力加工。根據其室溫組織的不同，碳鋼（ steel）又可分為： 組織的不同，碳鋼（carbon steel）又可分為：
共析鋼（ steel） wc=0 77% 共析鋼（eutectoid steel）：wc=0.77% steel） 亞共析鋼 （ hypoeutectoid steel）：
wc=0 0218～ 77% wc=0.0218～0.77% steel） 過共析鋼 （ hypereutectoid steel）：
wc=0 77～ 11% wc=0.77～2.11%
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課程設計說明書 課程 金屬熱加工工藝課程設計 題目 階梯軸鍛造工藝設計 姓名李洋 專業 機械設計製造及其自動化 班級 09機電 3班 學號 090118018 指導教師 李慧 課題完成時間 2010 5 18 至 2010 6 2 黃河科技學院課程設計任務書 工學院機械系機械設計製造及其自動化專業 ...
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一 緒論 實踐環節越來越受重視的今天，作為材料專業重要的實踐性教學環節 機械熱加工實習，成了我們面臨的重要課程，主要目的是使我們了解大批量 專業化和現代化生產條件下的熱加工生產方法和過程，了解機械產品生產全過程，理解機械製造工藝過程，另一方面可以使我們開闊眼界，增加現場生產的感性認識，為後續專業課學...
材料成型 熱加工基礎 複習
25 在焊接過程中，焊接的熱影響區有 過熱區，正火區，部分相變區 26 鑄件裂紋鑄鐵牌號含義 27 適用於鑄造成形的合金稱為鑄造合金，共有三大類 鑄鋼鑄鐵及鑄造有色合金 28 焊接結構的破壞形式主要有塑性破壞脆性破壞疲勞斷裂 名詞解釋 1.鑄件的溫度場 描述鑄件冷卻凝固過程中截面上溫度分布 2.鑄造...