05508金属材料与热处理自考资料：铁碳合金

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铁碳合金

一、铁碳合金的组元及基本相

1．铁碳合金中碳的存在形式有两种：渗碳体（Fe₃C）和石墨。

2．普通、优质和高级优质碳钢是按S、P含量进行区分的。

3．铁素体：是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。铁素体的晶体结构是体心立方结构。

4．奥氏体：是碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。奥氏体的晶体结构是面心立方结构。

5．渗碳体：是铁与碳所形成的金属化合物，其碳质量分数为6.69%。

渗碳体的硬度高，但塑性低，其伸长率接近于0。

6．同素异构转变：金属在固态下，随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。

7．铁的同素异构转变：

1）纯铁在1538℃结晶为δ-Fe，其晶体结构为体心立方晶格。

2）纯铁在1349℃结晶为γ-Fe，其晶体结构为面心立方晶格。

3）纯铁在912℃结晶为α-Fe，其晶体结构为体心立方晶格。

二、Fe-Fe3C相图分析

1．Fe-Fe3C相图中，四个重要点：

P点：碳在α-Fe中的最大溶解度，在727℃时达到最大值ωc=0.0218%。

E点：碳在γ-Fe中的最大溶解度，ωc=2.11%。也是钢和铸铁的分界点。

S点：共析点。ωc=0.77%。

C点：共晶点。ωc=4.3%。

2．Fe-Fe3C相图中，三条重要曲线：

GS线：又称A3线，是平衡结晶时奥氏体向铁素体转变的开始线。或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线。

PQ线：是碳在铁素体中的溶解度曲线。

ES线：是碳在奥氏体中的溶解度曲线。当温度低于此曲线时，就从奥氏体中析出此生渗碳体。

3．Fe-Fe3C相图中，ABCD线是液相线，AHJECF是固相线；NJESG是奥氏体区，GPQG是铁素体区，DFKL是渗碳体区；HJB是包晶转变线，ECF是共晶转变线，PSK是共析转变线。

4．在Fe-Fe3C相图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出二次渗碳体

5．普通、优质和高级优质碳钢是按S、P含量进行区分的。

6．亚共析钢在室温下的基本组织为P+F。

三、铁碳合金的平衡组织

1．铁碳合金按含碳量分类：含碳量小于2.11％的铁碳合金为碳钢，wc>2.11%为铸铁。

1）工业纯铁：wc﹤0.0218%,

2)亚共析钢：wc=0.0218～0.77%，室温下平衡组织为F+P(珠光体+铁素体)。

3)过共析钢：wc=0.77～2.11%，室温下平衡组织为P+Fe３CⅡ(珠光体+二次渗碳体)。

4)亚共晶白口铁：wc=2.11～4.3%，室温下平衡组织为P+Fe３CⅡ+L′D．。

5）铁碳合金中含碳量位于4.3～6.69%之间的是过共晶白口铸铁。

6)共析钢在室温下的平衡组织是珠光体，其组成相是：铁素体和渗碳体(F+Fe3C)。

2．含碳量1.3%的铁碳合金，在缓慢冷却到室温时的组织为：珠光体、二次渗碳体。

3．金属的铸造性，包括金属的流动性、收缩性和偏析性等。铸造性能最佳的合金应该是共晶成分的合金。

4．金属从浇注温度冷却到室温所经历的三个收缩阶段为：液态收缩、凝固收缩、固态收缩。

5．根据钢中的含氧量和凝固时放出一氧化碳的程度，可分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。

6．磷的最大危害是降低钢的韧性，这种现象称为冷脆。硫的最大危害会引起钢在热加工时开裂，这种现象称为热脆。

7．氢对钢的危害是氢脆和导至钢材内部产生白点。

8．在沸腾钢锭纵剖面的宏观组织示意图中，从表面至心部由坚壳带、蜂窝气泡带、中心坚固带、二次气泡带和锭心带等组成。

9．镇静钢：钢液在凝固时不析出一氧化碳，得到成分比较均匀，组织比较致密的钢锭，这种钢叫做镇静钢。

10．铸件从浇注温度至室温的冷却过程中，其体积和线尺寸减小的现象称为收缩性。

11．镇静钢钢锭的缺陷主要有缩孔、缩松、偏析、气泡等。

12．随着含碳量的增加，钢中组织变化：

1）根据铁碳合金相图的分析，铁碳合金在室温的组织都是由铁素体和渗碳体两相组成。

2）随着含碳量的增加，铁素体的量逐渐减少，而渗碳体的量则有所增加。

3）随着含碳量的变化，不仅铁素体和渗碳体的相对量有变化，而且相互组合的形态也发生变化。

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