【第三章--铁碳合金相图ppt课件(全)】 第三章 铁碳合金相图
一、概述
铁碳合金是金属材料中应用最广泛的一类合金，其性能主要取决于碳含量和组织结构。在实际生产中，为了更好地理解和控制材料的性能，通常借助铁碳合金相图来进行分析。
本章将围绕铁碳相图展开讲解，包括其基本组成、各区域的意义、不同成分下的组织变化规律以及在工程中的应用。
二、铁碳相图的基本构成
1. 相图的定义
铁碳相图（Fe-Fe₃C相图）是表示铁与碳在不同温度和成分条件下所形成的相及其相互转变关系的图示。它也被称为铁碳平衡图，是研究钢铁材料组织和性能的基础工具。
2. 基本组成部分
- 液相区（L）：高温下存在的液态铁碳合金。
- 固溶体区（α-Fe、γ-Fe）：铁在不同温度下的固溶体形式。
- 金属化合物区（Fe₃C）：碳与铁形成的化合物，即渗碳体。
- 共晶点（ECF线）：温度为1148℃，含碳量为4.3%的点。
- 共析点（PSK线）：温度为727℃，含碳量为0.77%的点。
三、铁碳相图的主要特性
1. 共晶反应
在1148℃时，含碳量为4.3%的液态合金发生共晶反应，形成奥氏体与渗碳体的混合物——莱氏体（Ledeburite）。
2. 共析反应
在727℃时，含碳量为0.77%的奥氏体发生共析反应，分解为铁素体和渗碳体的混合物——珠光体（Pearlite）。
3. 固溶体转变
随着温度的变化，铁在不同温度下会形成不同的固溶体：
- α-Fe（铁素体）：体心立方结构，低温稳定，碳溶解度极低。
- γ-Fe（奥氏体）：面心立方结构，高温稳定，碳溶解度较高。
四、铁碳合金的分类及组织演变
根据含碳量的不同，铁碳合金可分为：
| 含碳量 | 类别 | 主要组织 |
|--------|--------------|------------------------|
| <0.0218% | 工业纯铁 | 铁素体 |
| 0.0218~0.77% | 亚共析钢 | 铁素体 + 珠光体|
| 0.77% | 共析钢 | 珠光体 |
| 0.77~2.11% | 过共析钢 | 珠光体 + 渗碳体|
| 2.11~4.3% | 亚共晶铸铁 | 珠光体 + 渗碳体 + 莱氏体 |
| 4.3%| 共晶铸铁 | 莱氏体 |
| 4.3~6.69% | 过共晶铸铁 | 渗碳体 + 莱氏体|
五、铁碳相图的应用
1. 材料选择：根据使用环境和性能要求，选择合适的合金成分。
2. 热处理工艺设计：通过相变规律制定合理的加热、保温和冷却制度。
3. 铸造工艺优化：了解液态合金的凝固行为，改善铸件质量。
4. 焊接与加工：预测材料在加工过程中的组织变化，避免缺陷产生。
六、总结
铁碳合金相图是理解钢铁材料组织与性能关系的重要工具。通过对相图的学习，能够掌握不同成分合金在不同温度下的组织变化规律，从而为材料的选择、加工和应用提供理论依据。
如需进一步扩展某一部分内容（如具体相变过程、热处理工艺等），可继续补充。
