鐵碳合金的平衡結晶過程.doc

《鐵碳合金的平衡結晶過程.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。

1、三、典型鐵碳合金的平衡結晶過程鐵碳相圖上的合金，按成分可分為三類：⑴工業(yè)純鐵（<0.0218%C），其顯微組織為鐵素體晶粒，工業(yè)上很少應用。⑵碳鋼（0.0218%~2.11%C），其特點是高溫組織為單相A，易于變形，碳鋼又分為亞共析鋼（0.0218%~0.77%C）、共析鋼（0.77%C）和過共析鋼（0.77%~2.11%C）。⑶白口鑄鐵（2.11%~6.69%C），其特點是鑄造性能好，但硬而脆，白口鑄鐵又分為亞共晶白口鑄鐵（2.11%~4.3%C）、共晶白口鑄鐵（4.3%C）和過共晶白口鑄鐵（4.3—6.69%C）下面結合圖3-26，分析典型鐵碳合

2、金的結晶過程及其組織變化。圖3-26七種典型合金在鐵碳合金相圖中的位置㈠工業(yè)純鐵（圖3-26中合金①）的結晶過程合金液體在1~2點之間通過勻晶反應轉變?yōu)棣蔫F素體。繼續(xù)降溫時，在2~3點之間，不發(fā)生組織轉變。溫度降低到3點以后，開始從d鐵素體中析出奧氏體，在3~4點之間，隨溫度下降，奧氏體的數(shù)量不斷增多，到達4點以后，d鐵素體全部轉變?yōu)閵W氏體。在4~5點之間，不發(fā)生組織轉變。冷卻到5點時，開始從奧氏體中析出鐵素體，溫度降到6點，奧氏體全部轉變?yōu)殍F素體。在6-7點之間冷卻，不發(fā)生組織轉變。溫度降到7點，開始沿鐵素體晶界析出三次滲碳體Fe3CIII。7點以

3、下，隨溫度下降，F(xiàn)e3CIII量不斷增加，室溫下Fe3CIII的最大量為：。圖3-27為工業(yè)純鐵的冷卻曲線及組織轉變示意圖。工業(yè)純鐵的室溫組織為a+Fe3CIII，如圖3-28所示，圖中個別部位的雙晶界內是Fe3CIII。圖3-27工業(yè)純鐵的冷卻曲線及組織轉變示意圖圖3-28工業(yè)純鐵的顯微組織400×㈡共析鋼（圖3-26中合金②）的結晶過程共析鋼的含碳量為0.77%，超過了包晶線上最大的含碳量0.53%，因此冷卻時不發(fā)生包晶轉變，其結晶過程及組織轉變示于圖3-29。合金液體在1~2點間通過勻晶反應轉變?yōu)閵W氏體。在2~3點之間,不發(fā)生組織轉變。到達3點

4、以后，發(fā)生共析轉變：g0。77?a0。0218+Fe3C，由奧氏體相同時析出鐵素體和滲碳體。反應結束后，奧氏體全部轉變?yōu)橹楣怏w。繼續(xù)冷卻會從珠光體的鐵素體中析出少量的三次滲碳體，但是它們往往依附在共析滲碳體上，難于分辨。共析鋼的室溫組織為100%的珠光體，如圖3-30所示。由圖3-30可以看出，珠光體是鐵素體與滲碳體片層相間的組織，呈指紋狀，其中白色的基底為鐵素體，黑色的層片為滲碳體。室溫下珠光體中兩相的相對重量百分比為：。圖3-29共析鋼的冷卻曲線及組織轉變示意圖圖3-30珠光體組織400×㈢亞共析鋼（圖3-27中合金③）的結晶過程含碳量在0.09

5、%~0.53%之間的亞共析鋼結晶時將發(fā)生包晶反應?，F(xiàn)以含0.45%C的鋼為例分析亞共析鋼的結晶過程，其冷卻曲線及組織轉變示于圖3-31。該合金從液態(tài)緩慢冷卻到1點后，發(fā)生勻晶反應,開始析出d鐵素體。到達2點溫度時，勻晶反應停止，開始發(fā)生包晶轉變：L0.53+d0.09?g0.17。包晶轉變結束后，除了新形成的奧氏體外，液相還有剩余。溫度繼續(xù)下降，在2-3點之間，剩余的液相通過勻晶反應全部轉變?yōu)閵W氏體。在3-4點之間，不發(fā)生組織變化。冷卻到4點，開始從奧氏體中析出鐵素體，并且隨溫度的降低，鐵素體數(shù)量增多。溫度降到5點，奧氏體的成分沿GS線變化到S點，此

6、時，奧氏體向鐵素體的轉變結束，剩余的奧氏體發(fā)生共析反應：g0.77?a0.0218+Fe3C，轉變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，從鐵素體中析出三次滲碳體，但是由于其數(shù)量很少，因此可忽略不計。亞共析鋼的室溫組織為珠光體+鐵素體，如圖3-32所示，圖中的白色組織為先共析鐵素體，黑色組織為珠光體。圖3-31亞共析鋼的冷卻曲線及組織轉變示意圖(a)0.20%C(a)0.45%C圖3-32亞共析鋼的顯微組織400×室溫下，含0.45%C亞共析鋼中先共析鐵素體和珠光體兩個組織組成物的相對重量百分比為：。而鐵素體和滲碳體兩相的相對重量百分比為：。在0.0218%~0.7

7、7%C范圍內珠光體的相對重量隨含碳量的增加而增加。由于室溫下鐵素體中含碳量極低，珠光體與鐵素體密度相近，所以在忽略鐵素體中含碳量的情況下，可以利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比，近似地估算亞共析鋼的含碳量：。式中，，為珠光體的面積百分比。㈣過共析鋼（圖3-26中合金④）的結晶過程過共析鋼的結晶過程及組織轉變示于圖3-33。合金液體在1~2點間發(fā)生勻晶轉變，全部轉變?yōu)閵W氏體。冷卻到3點后，開始沿奧氏體晶界析出二次滲碳體，并在晶界上呈網(wǎng)狀分布。在3~4點之間，二次滲碳體量不斷增多。溫度降到4點，二次滲碳體析出停止，奧氏體成分沿ES線變化到S點，剩余的奧

8、氏體發(fā)生共析反應：g0.77?a0.0218+Fe3C，轉變?yōu)橹楣怏w。繼續(xù)冷卻，二次滲碳體不再發(fā)生變化，珠光