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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,本項目主要內(nèi)容,：,任務(wù)1,認識鐵碳合金基本組織,任務(wù),2,讀懂鐵碳合金相圖,任務(wù),3,熟悉鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織,任務(wù),4,掌握鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,課題三 掌握并運用鐵碳合金相圖,學(xué)習(xí)目標,知識目標：掌握鐵碳合金含碳量對平衡組織及性能的影響。,能力目標：能把鐵碳合金相圖應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。,純鐵的含碳量,Wc0.0218%,鐵碳合金是以,鐵和碳,為主，并含有少量硅、錳、硫、磷元素的合金，形成具有一定特性的相和組織。,任務(wù)一 認識鐵碳合金基本組織,1.純鐵的多晶型轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）,同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：

2、,固態(tài)下,金屬晶體結(jié)構(gòu)的改變，從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到另一種結(jié)構(gòu)，也稱相變或重結(jié)晶。,每進行一次重結(jié)晶，可使晶粒細化一次。,當純鐵由液態(tài)冷卻至l583（熔點）時，將發(fā)生結(jié)晶，結(jié)晶產(chǎn)物是體心立方晶格Fe；冷至1394時將發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦腇e；當冷卻至912時又發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，變?yōu)轶w心立方晶格Fe，此后不再發(fā)生變化。Fe、Fe、Fe是純鐵的三種同素異構(gòu)體。,2.鐵碳合金的基本相,（1）,鐵素體,（F）：碳溶解在體心立方晶格Fe中所形成的間隙固溶體。碳的溶解度在727達到最大（0.0218），室溫下幾乎為零。,鐵碳合金基本相有：,鐵素體、奧氏體、滲碳體,鐵素體在鋼中是作為基體，性能

3、與,Fe,類似，即強度、硬度很低，而塑性很好。,在顯微鏡下觀察，鐵素體晶粒呈白亮色的多邊形，770是磁性轉(zhuǎn)化溫度，在,770,以下具有鐵磁性,。,鐵素體的顯微組織,鐵素體,（2）奧氏體（A）：奧氏體是碳溶于面心立方晶格Fe中形成的間隙式固溶體，代號為A,奧氏體存在于,727,1495,之間。碳在奧氏體中的最大溶解度為,2.11,（,1148,）,。,奧氏體的顯微組織也呈多邊形，無鐵磁性。硬度很低（,170,220 HBS,），塑性很好（,40,50,），易發(fā)生塑性變形，適合冷、熱壓力加工。尤其是鍛壓加工都是將鋼鐵材料加熱到奧氏體。,奧氏體的顯微組織,奧氏體,（3）滲碳體（Fe,3,C或C,m,

4、）,滲碳體的晶胞示意圖,滲碳體：含碳量（,w,c,）,為,6.69,的鐵與碳的金屬化合物，其化學(xué)式為,Fe,3,C,。熔點為,l227,，不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。滲碳體在,230,以下具有弱鐵磁性，,230,以上則失去鐵磁性。,滲碳體在不同的相變條件下，形貌可呈片狀、長條狀、網(wǎng)狀、顆粒狀或球狀等。其形貌與分布對鋼的性能影響很大。,滲碳體的硬度極高（,950,1050HV,），可刻劃玻璃，但極脆，塑性、韌性幾乎為零。滲碳體在鋼中數(shù)量較少，主要起強化作用,（1）珠光體（P）：鐵素體和滲碳體的混合物，用符號P表示。,光學(xué)顯微鏡觀察組織,電子顯微鏡觀察組織,3.鐵碳合金的基本組織（多相組織）,基本組織：,

5、珠光體和萊氏體,。,珠光體,w,c,0.77,，強度,(770MPa),較高，硬度（,180,200HBS,）適中，有一定的塑性（,20,35,）和韌性,綜合力學(xué)性能較好。適于壓力加工及切削加工。相圖中珠光體是層片狀的組織。,（2）萊氏體,低溫萊氏體的顯微組織,萊氏體：分為高溫萊氏體和低溫萊氏體。,高溫萊氏體：奧氏體（,A,）和滲碳體,(,Fe,3,C),的混合物，用符號,Ld,表示。,低溫萊氏體：室溫下的萊氏體，由珠光體,(P),和滲碳體,(Fe3C),組成，用符號,Ld,表示。,萊氏體,w,c4.3,，,Fe,3,C,相對量也較多（約占,64,以上），故萊氏體的性能與滲碳體相似，即硬而脆。

6、,任務(wù)二 讀懂鐵碳合金相圖,學(xué)習(xí)目標,知識目標：會識讀鐵碳合金相圖，理解特征點與特征線的含義。,能力目標：能熟練運用鐵碳合金相圖于生產(chǎn)實際。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,1.鐵碳合金的相圖,2.簡化的鐵碳合金相圖分析,1.鐵碳合金相圖,鐵碳合金的相圖是在緩慢加熱或緩慢冷卻的情況下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形，是通過實驗測出來的。鐵和碳是組成合金的組元，對于含碳量大于,6.69,的合金脆性大，沒有使用價值。目前使用的是含碳量為,0,6.69,的簡化圖，即,Fe,Fe,3,C,相圖。,Fe和C,L相：液態(tài)下無限互溶、成分均勻,固溶體相：C溶于Fe中形成 F、A等,金屬化合物相：Fe與C化合形成F

7、e,3,C,鐵碳合金中的組元：Fe、C,鐵碳合金中的相：液相L、和 固溶體、,Fe,3,C金屬化合物,在鐵碳合金中碳既可溶入 Fe、-Fe，也可以溶入-Fe，形成不同的固溶體。,2.簡化鐵碳合金相圖分析,Fe,Fe,3,C,相圖為二元合金的相圖，橫坐標為成分，縱坐標為溫度。特征線將相圖分成八個區(qū)。每個區(qū)中的點都表明一定成分合金在一定溫度下所處的相或組織狀態(tài)，這個點稱為像點，即,狀態(tài)點,。,2.簡化鐵碳合金相圖分析,（,1）相圖中的兩個恒溫轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變,1）,共晶轉(zhuǎn)變,：一定成分的一個,液相,在一定溫度下同時生成,兩個固相,，圖中的共晶轉(zhuǎn)變是在1148時，,L,4.3c,A,2.11C

8、,Fe,3,C,6.69C,2.簡化鐵碳合金相圖分析,2）,共析轉(zhuǎn)變,：一定成分的一個,固相,在一定溫度下同時生成,兩個固相,，圖中發(fā)生的共析轉(zhuǎn)變是在727,A,0.77,C,F,0.0218,c,Fe,3,C,6.69C,（2）相圖中的,特征點,（3）相圖中的,特征線,（3）相圖中的,特征線,4.鐵碳合金的分類,白口鑄鐵,工業(yè)純鐵,Wc0.0218%,組織：鐵素體和少量三次滲碳體,鋼,亞共析鋼（0.0218Wc0.77%）,共析鋼（Wc0.77%）,過共析鋼（0.77%Wc2.11),組織：F+P,組織：P+,Fe,3,C,組織：P,亞共晶白口鑄鐵 (2.11%,Wc,4.3,),組織：P,

9、Fe,3,C,L,d,共晶白口鑄鐵 (Wc4.3%)組織：L,d,過共晶白口鑄鐵 (4.3%Wc6.69）,組織：L,d,+,Fe,3,C,0.0218%Wc2.11,2.11%Wc6.69,學(xué)習(xí)目標,知識目標：掌握典型鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織,。,能力目標：能把鐵碳合金結(jié)晶過程應(yīng)用于生產(chǎn)實踐,。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,1.,共析鋼（,Wc,0.77%,號合金）的結(jié)晶過程分析,2.,亞共析鋼（,Wc,0.45%,，,號合金）的結(jié)晶過程分析,3.,過共析鋼（,Wc,1.2%,，,號合金）的結(jié)晶過程分析,4.,共晶白口鐵（,Wc,4.3,，,號合金）結(jié)晶過程分析,5.,亞共晶白口鑄鐵（,Wc,3.0,，,號合

10、金）的結(jié)晶過程分析,6,過共晶白口鑄鐵（,Wc,5.0,，,號合金）的結(jié)晶過程分析,任務(wù)三 熟悉鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織,I,號合金（,0.77,C,）從液態(tài)冷卻至室溫，冷卻過程中的相變過程及組織變化：,L L,A A A+F,Fe,3,C F,Fe,3,C,。,1.,共析鋼,（Wc0.77%，號合金）的冷卻過程分析,白條（較寬,）,為鐵素體,，黑色條狀為滲碳體，,片層相互平行的區(qū)域稱為一個珠光體團,。,2.,亞共析鋼,（Wc0.45%，號合金）的冷卻過程分析,黑色是珠光體，白色塊狀組織是鐵素體，由于放大倍數(shù)太低，珠光體中鐵素體和滲碳體的片層未能區(qū)分開,。,3.,過共析鋼,（Wc1.2%，號合

11、金）的冷卻過程分析,黑色是珠光體,，,白色,網(wǎng)狀組織是二次,滲碳體,。,4.,共晶白口鐵,（4.3C）冷卻過程分析,號合金即共晶白口鑄鐵,（,Wc,4,.,3）結(jié)晶中的相變過程,概括為,5.,亞共晶白口鐵,（3.0C）的冷卻過程分析,號合金（3oc）的相變過程,概括為,6.,過共晶白口鐵,（5.0c）的冷卻過程分析,號合金冷卻過程的相轉(zhuǎn)變過程,概括為,任務(wù)四 掌握鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標,知識目標：掌握鐵碳合金含碳量對平衡組織及性能的影響,。,能力目標：能把鐵碳合金相圖應(yīng)用于實際生產(chǎn)中,。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,1掌握鐵碳合金含碳量對平衡組織及性能的影響,2.,了解鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中

12、的應(yīng)用,含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響,鐵碳相圖,顯示,：,不同含碳量的鐵碳合金，具有不同的室溫組織，但任何成分的鐵碳合金在室溫下的組織均由鐵素體和滲碳體兩相組成。只是隨含碳量的增加，鐵素體量相對減少,，,而,滲碳體量相對增多，滲碳體的形狀和分布也發(fā)生變化,，,從,而形成不同的組織,。,室溫時，隨含碳量的增加，鐵碳合金的組織變化如下,：,含碳量對力學(xué)性能的影響,（1）含碳量增加，硬度增加,（2）含碳量增加，塑性韌性降低,（3）含碳量增加，強度先增后降（0.9%最高）,鐵素體(F)：軟而韌,滲碳體(Fe,3,C):硬而脆,2.了解鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,切削性能:中碳鋼最合適,碳合金相圖

13、能表明材料的組織與成分、溫度之間的關(guān)系，它在選材、鑄造、鍛造、焊接和熱處理等方面都得到廣泛的應(yīng)用,鑄造性能（共晶合金好）,根據(jù)Fe,Fe,3,C相圖確定澆注溫度在液相線以上50,100,較好。共晶成分的合金熔點最低，結(jié)晶溫度范圍最小，流動性好、縮孔少、偏析小，鑄造性能最好常用鑄鋼的含碳量規(guī)定在Wc0,.,150,.,6,范圍,之間，,結(jié)晶溫度范圍較小,，鑄造性能較好。,可鍛性能（低碳鋼好）,碳鋼在室溫時是由鐵素體和滲碳體組成的復(fù)相組織，塑性較差，變形困難，將其加熱到單相奧氏體狀態(tài)時，可獲得良好的塑性，易于鍛造成形。含碳量越低鍛造性能越好,，,鍛件應(yīng)優(yōu)先選用,低碳鋼,或中碳鋼,。,白口鑄鐵無論是

14、低溫還是高溫，組織有大量硬而脆的滲碳體，不能鍛造,。,焊接性能（低碳鋼好）,鐵碳合金的焊接性與含碳量有關(guān)，隨含碳量增加，組織中滲碳體量增加，鋼的脆性增加，塑性下降，導(dǎo)致鋼的冷裂傾向增加，焊接性下降。含碳量越高，鐵碳合金的焊接性越差。,熱處理性能（課題四學(xué)習(xí)）,鐵碳合金在加熱或冷卻過程中有相的變化,，,故鋼和鑄鐵可通過不同的熱處理（如退火、正火、淬火、回火及化學(xué)熱處理等）來改善性能,。,鐵碳合金相圖為合理選用鋼鐵材料提供了塑性、韌性好的各種,型材和建筑,用鋼，應(yīng)選用,含碳量低的鋼,；對承受沖擊載荷，并要求,較高強度、塑性和韌性的機械零件,，應(yīng)選用,含碳量為,0.25,0.55,的鋼；對要求硬度高、耐磨性好的各種,工具,，應(yīng)選用含,碳量大于,0.55,的鋼；形狀復(fù)雜、不受沖擊、要求耐磨的鑄件（如冷軋輥、拉絲模、犁鏵等），應(yīng)選用白口鑄鐵。,作業(yè),P57頁：思考與練習(xí),一、二、三、四課堂提問,P58頁：,五、簡答題：1、2、3、4、5、6寫在作業(yè)本上。,六、分析題,1、2寫在作業(yè)本上。,