A. 鐵碳合金中主要的相是哪幾個
鐵碳合金中主要的相有:
如果是平衡組織,則有鐵素體,奧氏體和滲碳體三個相(當然這三個也可單獨成為組織)。
如果包括非平衡組織,則包括馬氏體相(珠光體、貝氏體不是相,是組織,是鐵素體+滲碳體的混合組織)
B. 鐵碳合金相圖的定義是什麼
鐵碳合金相圖不僅是研究鐵碳合金的得力工具,更是探討碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織及其性能之間關系的基石,為制定各類熱加工工藝提供了堅實的理論依據。
在鐵碳合金體系中,存在三種相:鐵素體、奧氏體和滲碳體。然而,奧氏體僅於高溫環境中穩定存在,低溫下易轉變為其他相。因此,在室溫條件下,鐵碳合金通常僅包含鐵素體和滲碳體這兩種相。鑒於鐵素體中的碳含量微乎其微,鐵碳合金中的碳幾乎全部以滲碳體的形式存在,這一特性對於理解鐵碳合金的相變和性能至關重要。
通過對鐵碳合金相圖的研究,我們可以深入了解不同成分和溫度條件下合金的組織變化,進而預測其性能表現。例如,通過調整合金中的碳含量,可以影響材料的硬度、韌性等力學性能。此外,在熱處理過程中,通過控制加熱、保溫和冷卻等工藝參數,可以促使奧氏體向其他相的轉變,從而實現材料的性能優化。
綜上所述,鐵碳合金相圖不僅是理論研究的基石,更是實際工業生產中不可或缺的指導工具。通過深入研究鐵碳合金的相變規律,我們可以更好地指導材料的選擇、加工和性能優化,為工業生產和科技進步提供有力支持。
C. 鐵碳合金相圖的具體分析過程
鐵碳合金相圖主要涉及鐵素體、奧氏體和滲碳體三種基本相。鐵素體是碳在α-Fe中的間隙固溶體,具有體心立方晶格,室溫下幾乎不含碳,因此硬度低、塑性高,具有鐵磁性。其力學性能特點是塑性、韌性好,強度和硬度較低。在亞共析鋼中,鐵素體呈白色塊狀分布,而在含碳量接近共析成分時,鐵素體因量少而呈斷續的網狀分布在珠光體周圍。
奧氏體是碳在γ-Fe中的間隙固溶體,具有面心立方晶格,最高溶碳量為2.11%,在727℃時溶碳量為0.77%。奧氏體是一種高溫組織,硬度低、塑性高,適用於熱變形加工。奧氏體具有順磁性,適用於要求不受磁場的零件或部件。其組織與鐵素體相似,但晶界較為平直,常有孿晶存在。
滲碳體是鐵和碳形成的金屬化合物,化學分子式為Fe3C,熔點為1227℃。滲碳體硬度高、脆性大,耐腐蝕。在顯微鏡下,滲碳體呈白色,用4%苦味酸溶液浸蝕後呈暗黑色。滲碳體是鋼中的強化相,根據生成條件不同,滲碳體有條狀、網狀、片狀、粒狀等形態,其大小、數量、分布對鐵碳合金性能有很大影響。
鐵碳合金相圖分為上下兩部分,上半部分涉及共晶轉變,下半部分涉及共析轉變。在1148℃,4.3%的液相發生共晶轉變,產物為萊氏體。存在於1148℃~727℃之間的萊氏體稱為高溫萊氏體,組織由奧氏體和滲碳體組成;在727℃以下的萊氏體稱為變態萊氏體或低溫萊氏體,組織由滲碳體和珠光體組成。
在727℃,0.77%的奧氏體發生共析轉變,產物為珠光體。共析轉變與共晶轉變的區別在於轉變物是固體而非液體。相圖中的特徵點包括A、D、E、C、G(A3點)、S(A1點),這些點的含義需要掌握。特性線包括ECF線、PSK線(A1線)、GS線(A3線)、ES線(ACM線)。水平線ECF為共晶反應線,碳質量分數在2.11%~6.69%之間的鐵碳合金在平衡結晶過程中均發生共晶反應。
水平線PSK為共析反應線,碳質量分數為0.0218%~6.69%的鐵碳合金在平衡結晶過程中均發生共析反應。GS線是合金冷卻時自A中開始析出F的臨界溫度線,通常稱A3線。ES線是碳在A中的固溶線,通常叫做Acm線。碳質量分數大於0.77%的鐵碳合金自1148℃冷至727℃的過程中,將從A中析出Fe3C,析出的滲碳體稱為二次滲碳體(Fe3CII)。PQ線是碳在F中固溶線,在727℃時F中溶碳量最大可達0.0218%,室溫時僅為0.0008%。
含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響顯著。含碳量增加會使材料硬度和強度提高,但塑性和韌性降低。滲碳體含量越多,分布越均勻,材料的硬度和強度越高,塑性和韌性越低。含碳量過高或過低都會降低切削加工性能。低碳鋼的塑性適中、硬度在HB200左右,切削加工性能最好。鑄鐵的流動性比鋼好,靠近共晶成分的鑄鐵結晶溫度低,流動性好,具有良好的鑄造性能。
一般而言,含碳量越低,鋼的焊接性能越好,因此低碳鋼比高碳鋼更容易焊接。