船舶工程材料XXXX330

《船舶工程材料XXXX330》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶工程材料XXXX330（31页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程材料,铁碳相图,二元合金,相,相图的杠,杆,杆定律,在合金的,结,结晶过程,中,中，各相,的,的成分及,其,其相对质,量,量都在不,断,断变化。,在,在某一温,度,度下处于,平,平衡状态,的,的两相的,成,成分和相,对,对质量可,用,用杠杆定,律,律确定。,工程材料,铁碳相图,两平衡相,的,的成分,液、固两,相,相并存时,液,液相成分,沿,沿着液相,线,线变化，,固,固相的成,分,分沿着固,相,相线变化,。,。要想确,定,定合金I,在,在t,1,温度时两,平,平衡相的,成,成分，沿t,1,作水平线,，,

2、，与液、,固,固相线交,点,点为a、b。a、b分别对,应,应的C,L,、C,a,即为液相,的,的成分和,已,已结晶固,相,相的成分,。,。,工程材料,铁碳相图,两平衡相,的,的相对质,量,量,设合金I,的,的总质量,为,为1，液,相,相的质量,为,为W,L,固相的,质,质量为W,a,，则：,W,L,+W,a,=1,合金1中,的,的Ni的,总,总质量应,该,该为液相,和,和固相中,的,的Ni量,之,之和，即,W,L,C,L,+W,a,C,a,=1,C,由上边两,个,个等式可,以,以得到：W,L,/W,a,=rb/ar,工程材料,铁碳相图,如果将合,金,金I成分,的,的C的点r看作杠,杆,杆的支点

3、,，,，将W,L,和W,a,看作作用,在,在a和b,上,上的力，,按,按照力学,上,上的杠杆,原,原理，可,将,将,W,L,/W,a,=rb/ar,称为杠杆,定,定律。,工程材料,铁碳相图,杠杆定律,的,的文字表,达,达,要求合金,在,在某温度,时,时的两平,衡,衡相的相,对,对质量，,可,可在该合,金,金成分的,垂,垂直线上,，,，沿该温,度,度坐标点,画,画一水平,杠,杠杆与该,两,两相区的,边,边界相交,，,，其交点,在,在横坐标,上,上的投影,就,就是两平,衡,衡相的成,分,分。此时,两,两交点内,的,的水平线,被,被合金的,成,成分分为,两,两个线段,，,，两相的,重,重量比与,这,

4、这两线段,的,的长度成,反,反比。,应当注意杠杆定律,只,只能适用,于,于两相区。,工程材料,铁碳相图,铁碳相图,铁碳合金,相,相图是研,究,究和分析,铁,铁碳合金在平衡条,件,件下成分,、,、温度与,合,合金相及,组,组织之间,的,的相互关,系,系及其变,化,化规律的基本工,具,具。,当碳含量,大,大于6.69%（Fe,3,C的碳含,量,量）时，,铁,铁碳合金,性,性能很差,，,，没有实,用,用意义，,故,故通常铁碳合金,只,只是研究,和,和使用Fe-Fe,3,C系。,工程材料,铁碳相图,铁碳合金,基,基本相结,构,构,纯铁,：一般指含0.10.2%,杂,杂质的工,业,业纯铁，,其,其基本性

5、,能,能是塑性好、,强,强度、硬,度,度低，通,常,常不用做,结,结构材料。,通常向铁,中,中加入碳,改,改善其性,能,能，是强,度,度增加。,碳在铁中,的,的存在形,式,式有三种,：溶解于铁,形,形成固溶,体,体；与铁,作,作用形成,化,化合物（Fe,3,C）；与,铁,铁之间无,相,相互作用,，,，以自由,态,态石墨的,方,方式存在,。,。,工程材料,铁碳相图,铁碳合金,的,的相结构,相,：高温铁素,体,体，碳在,-铁中的,间,间隙固溶,体,体，存在,于,于13941538,C，体,心,心立方晶,格,格,。在1495,C,时溶碳最,大,大（0.09%）,。,。,铁素体相,（,（F）,：碳在,

6、-Fe,中,中的间隙,固,固溶体，,体,体心立方,晶,晶格。软,而,而韧的相,，,，溶碳量,很,很小，溶,解,解度在727 C最大达,到,到0.0218%,。,。显微组,织,织是等轴,状,状的多边,形,形晶粒。,铁素体是,铁,铁碳合金,室,室温时的,主,主要基本,相,相和组织,之,之一。,工程材料,铁碳相图,奥氏体相,（,（A）,：碳在,-铁中的,间,间隙固溶,体,体，,面心立方,晶,晶格,。,碳在A中,的,的溶解度,较,较大，在727,C时为0.77%，在1148,C,时达到最,大,大，为2.11%,。,。,奥氏体在高温状,态,态具有良,好,好的塑性,和,和韧性，,低,低的变形,抗,抗力，是

7、热成型,时,时较佳的,组,组织相。,奥氏体比容最小,，,，发生相变,时,时体积会,发,发生膨胀,，,，产生内,应,应力。,工程材料,铁碳相图,渗碳体（Fe,3,C）相,：具有复杂,晶,晶格的间,隙,隙化合物,。性能,特,特点是,硬,硬而脆,，,，具有,很,很高的,硬,硬度。,塑,塑性、,韧,韧性几,乎,乎为0,。,。室温,下,下钢中,的,的碳主,要,要以Fe,3,C形式,存,存在，,可,可以呈,片,片状、,网,网状、,球,球状、,粒,粒状、,板,板条状,等,等。,Fe,3,C,是钢中,的,的强化,相,相，其,数,数量、,形,形态、,大,大小、,分,分布对,钢,钢的性,能,能有很,大,大的影,响

8、,响。,工程材,料,料,铁碳相,图,图,铁碳合,金,金相图,工程材,料,料,铁碳相,图,图,相图上,的,的特性,点,点,：,相图中,的,的J、C、S,为,为三个,重,重要的,点,点。,工程材,料,料,铁碳相,图,图,J为包,晶,晶点,。合金,在,在平衡,结,结晶过,程,程中冷,却,却到1495,C时,，,，B点,成,成分的,液,液相L,与,与H点,成,成分的,相发,生,生包晶,反,反应，,生,生成J,点,点成分,的,的奥氏,体,体A。,包,包晶反,应,应在恒,温,温下进,行,行，反,应,应过程,中,中L、,、A,三,三相共,存,存。,工程材,料,料,铁碳相,图,图,C为共,晶,晶点,。合金,在

9、,在平衡,结,结晶过,程,程温度,冷,冷却到1148,C时,，,，C点,成,成分的,液,液相L,发,发生共,晶,晶反应,，,，生成E点成,分,分的奥,氏,氏体A,和,和F点,成,成分的,渗,渗碳体Fe,3,C。共,晶,晶反应,在,在恒温,下,下进行,，,，反应,过,过程中L、A,、,、,Fe,3,C,三相共,存,存。,工程材,料,料,铁碳相,图,图,共晶反,应,应产物,为,为奥氏,体,体与共,晶,晶渗碳,体,体组成,的,的机械,混,混合物,，,，称高,温,温莱氏,体,体L,d,。其形,态,态为柱,状,状和粒,状,状的A,（,（室温,时,时转变,为,为珠光,体,体P）,分,分布在,渗,渗碳体,基

10、,基体上,，,，所以,其,其性能,硬,硬而脆,，,，硬度,高,高，塑,性,性与韧,性,性几乎,为,为0。,工程材,料,料,铁碳相,图,图,S为共,析,析点,。合金,在,在平衡,结,结晶过,程,程温度,冷,冷却到727,C时,，,，S点,成,成分的,奥,奥氏体A发生,共,共析反,应,应，生,成,成P点,成,成分的,铁,铁素体F和K,点,点成分,的,的渗碳,体,体Fe,3,C。共,析,析反应,在,在恒温,下,下进行,，,，反应,过,过程中A、F,、,、,Fe,3,C,三相共,存,存。,工程材,料,料,铁碳相图,共析反应产,物,物为铁素体,与,与共析渗碳,体,体组成的机,械,械混合物，,称,称珠光体

11、P,。其形态为,渗,渗碳体呈片,状,状分布在软,而,而韧的铁素,体,体的基体上,（,（放大倍数,较,较高时），,放,放大倍数较,低,低时珠光体,呈,呈层片状。,工程材料,铁碳相图,铁碳相图中,的,的特性线,ABCD为液相线，AHJECF为固相线；,HJB为包晶线；ECF为共晶线；,PSK为共析线，,又,又称A1线；,GS线是A中开,始,始析出F的,相,相变线，又,称,称A3线；,ES是碳在A中,的,的固溶线；PQ是碳在F中的固溶,线,线；,AHN和GPQ的左方分别,为,为单相和,单,单相区，NJESG包围的是,区,区。,工程材料,铁碳相图,铁碳相图中,各,各主要点的,说,说明,工程材料,铁碳相

12、图,铁碳合金在,平,平衡状态下,的,的结晶过程,铁碳合金相,图,图上的各种,合,合金，按其,含,含碳量和组,织,织特征，通,常,常可以分为,三,三类：,工程材料,铁碳相图,共析钢的结,晶,晶过程,合金为I的,共,共析钢，冷,却,却到在1点,（,（即S点）,时,时，将发生,共,共析反应，A全部转变,成,成珠光体P,，,，如下图。,工程材料,铁碳相图,亚共析钢的,结,结晶过程,合金为II,的,的亚共析钢,，,，冷却到在1点时，A,中,中开始析出,铁,铁素体F，,随,随着温度的,降,降低，F成,分,分沿GP线,变,变化，剩余A成分沿GS线向低温,方,方向变化。,当,当温度冷到2点时，剩,余,余A成分

13、达,到,到S点发生,共,共析转变。,随,随着温度继,续,续降低析出P。此时，,亚,亚共析钢的,组,组织为F+P。,工程材料,铁碳相图,亚共析钢的,组,组织,白色为F晶,粒,粒，黑色为P团。,工程材料,铁碳相图,过共析钢的,结,结晶过程,合金为III的亚共析,钢,钢，冷却到,在,在1点时，A中开始析,出,出网状分布,的,的Fe,3,C，随着温,度,度的降低，,剩,剩余A成分,沿,沿ES线向,低,低温方向变,化,化。当温度,冷,冷到2点时,，,，剩余A成,分,分达到S点,发,发生共析转,变,变。随着温,度,度继续降低,析,析出P。此,时,时，过共析,钢,钢的组织为Fe,3,C+P。,工程材料,铁碳

14、相图,过共析钢的,组,组织,白色为网状,的,的Fe,3,C，黑色为P团。,工程材料,铁碳相图,共晶白口铸,铁,铁的结晶过,程,程,合金为（5,）,）的白口铸,铁,铁冷却到在1点时，形,成,成高温莱氏,体,体L,d,，随着温度,的,的降低，其,中,中的奥氏体,含,含碳量沿ES线逐渐减,少,少并析出Fe,3,C，当碳含,量,量减少到S,点,点发生共析,反,反应。A转,变,变成P。此,时,时，其组织,为,为,L,d,，即,P+Fe,3,C,II,+,Fe,3,C，,称为低温莱,氏,氏体。,工程材料,铁碳相图,共晶白口铸,铁,铁的结晶过,程,程示意图,共晶白口铸,铁,铁显微组织,工程材料,铁碳相图,碳

15、对铁碳平,衡,衡组织和性,能,能的影响,铁碳合金的,室,室温组织均,由,由铁素体F,和,和渗碳体Fe,3,C组成。随,着,着碳含量的,增,增加，铁碳,合,合金的室温,组,组织发生如,下,下变化：,工程材料,铁碳相图,铁碳合金成,分,分与组织的,关,关系,工程材料,铁碳相图,碳含量对铁,碳,碳合金力学,性,性能的影响,随着碳含量,的,的增加，1,）,）合金的韧,性,性和塑性下,降,降，但是韧,性,性下降更快,；,；2）硬度,增,增加；3）,以,以铁素体为,基,基体，渗碳,体,体为强化相,时,时强度增加,，,，反之则强,度,度下降。,工程材料,铁碳相图,碳含量对铁,碳,碳合金工艺,性,性能的影响,切削加工性,：低碳钢中,，,，容易粘刀,；,；高碳钢硬,度,度高容易磨,损,损刀具；中,碳,碳钢铁素体,和,和渗碳体比,例,例合适，容,易,易切削加工,。,。,锻造工艺性,：随着碳含,量,量的增加，,可,可锻性逐渐,变,变差。,铸造性,：随碳增加,，,，流动性好,；,；收缩率大,；,；偏析严重,。,。,焊接性,：碳含量越,高,高，焊接性,越,越差。,