5分钟速通铁碳相图!再难也不怕

文摘   2024-12-02 21:00   江西  

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学过材科基的人都知道,铁碳相图很难但又很重要。


同学们是不是感受到被这只“拦路虎”支配的恐惧呢?我们应该怎么拿下它呢?今天甜姐带你举攻破铁碳相图。



一、基础知识




1、三大反应

三大反应(HJB、ECF、PSK为由上到下的三条横线)

①包晶反应(HJB): 由固相与剩余液相反应形成另一固相的转变。

反应式:L(0.53)+δ(0.09)→γ(0.17)


②共晶反应(ECF):由一个液相转变为两个不同固相的转变。

反应式:L(4.3)→γ(2.11)+Fe3C(6.69)


③共析反应(PSK):由一种固相转变为其他两个不同固相的转变。

反应式:γ(0.77)→α(0.0218)+ Fe3C(6.69)



2、相

铁素体:碳在α-Fe中形成的间隙固溶体,通常用符号α或F表示。


高温铁素体:碳在δ-Fe中形成的间隙固溶体,通常用符号δ表示。


奥氏体:碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体,通常用符号γ或A表示。


渗碳体:一种间隙化合物,属于正交晶系。



3、组织

珠光体:铁碳合金共析转变的产物,是共析铁素体和共析渗碳体层片状混合物,用符号P表示。


莱氏体:铁碳相图共晶转变的产物,是共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物,用符号Ld表示。


低温莱氏体:冷到C点以下,共晶奥氏体中不断析出二次渗碳体,它通常依附于共晶渗碳体上而不能分辨。温度降到727℃时,共晶奥氏体的含碳量降至0.77%,在恒温下转变为珠光体。最后得到的组织由珠光体分布在共晶渗碳体上所组成。室温下的莱氏体保留了高温下共晶转变产物的形态特征,称为低温莱氏体,用符号L’d表示。


一次渗碳体:由液相直接析出的渗碳体,用符号Fe3CⅠ表示。


二次渗碳体:由奥氏体中析出的渗碳体,用符号Fe3CⅡ表示。


三次渗碳体:由铁素体析出的渗碳体,用符号Fe3CⅢ表示。



二、经典例题



下面是5道关于铁碳相图经典题,大家一起来做题吧!


1

题型1:默画铁碳相图

2

题型2:写出三条横线的反应以及反应式。

3

题型3:已知某成分,叙述此成分的冷却过程并画出此过程的冷却曲线图。

4

题型4:计算室温下的相和组织的量。

5

题型5:画出室温下的组织图。



三、完整解答



1

题型1:默画铁碳相图


题型1分析:很多学校的专业课(例如西工大)都要求考生能默画出铁碳相图,同学们第一眼看见这么复杂的图,肯定觉得是一件无法完成的事情,不要着急,甜姐教你如何拆解铁碳相图。


第一步:画出高温铁素体和铁素体的单相区域,1538℃、1394℃、912℃、600℃是四个同素异构的转变温度。0.09%、2.11%、0.0218%是碳在δ-Fe、γ-Fe和α-Fe中的最大溶解度。


第二步:画出三条横线分别代表包晶反应、共晶反应、共析反应。1495℃、1148℃、727℃是三个反应的温度。0.17%、4.3%、0.77%是三个反应点的成分。


第三步:画出液相线,代表开始析出固相的临界线。


第四步:根据三个反应的具体情况画出相应的两相区。


第五步:标上字母,补充细节即可。


2

题型2:写出三条横线的反应以及反应式。


题型2分析:这道题目就很简单了,根据我们基础知识写出即可。

包晶反应(HJB):由固相与剩余液相反应形成另一固相的转变。

反应式:L(0.53)+δ(0.09)→γ(0.17)


共晶反应(ECF):由一个液相转变为两个不同固相的转变。

反应式:L(4.3)→γ(2.11)+Fe3C(6.69)


共析反应(PSK):由一种固相转变为其他两个不同固相的转变。

反应式:γ(0.77)→α(0.0218)+ Fe3C(6.69)


3

题型3:已知某成分,叙述此成分的冷却过程并画出此过程的冷却曲线图。


题型3分析:冷却过程是比较麻烦的题目,因为成分是随机给定的,因此我们需要将不同成分点冷却过程熟记于心,先以最复杂的成分为大家做解答(3%)。


冷却过程:

合金从液相开始冷却,到达液相线发生匀晶转L→γ,生成奥氏体


奥氏体和液相的成分随着JE和BC线变化,到达共晶线时,剩余的液相发生共晶转变L(4.3)→γ(2.11)+Fe3C(6.69),形成莱氏体


随着温度的继续下降,匀晶转变形成的奥氏体析出二次渗碳体,莱氏体中的奥氏体析出的渗碳体依附于共晶渗碳体上不能分辨;


温度下降至共析温度,匀晶转变生成剩余的奥氏体发生共析转变γ(0.77)→α(0.0218)+ Fe3(6.69)生成珠光体P,莱氏体中剩余的奥氏体也发生共析转变γ(0.77)→α(0.0218)+ Fe3C(6.69)生成珠光体,但它依附于共晶渗碳体上,形成低温莱氏体L’d。


室温下的组织为:P+L’d+ Fe3CⅡ


室温下的相为:α+ Fe3C


冷却曲线图:


4

题型4:计算室温下的相和组织的量。


题型4分析:这算是铁碳相图的一个难点,需要用到杠杆定律。


组织的含量:

相的含量:


 α的相对量:(6.69-3)/(6.69-0.0008)*100%=55.16%


 FeC的相对量:(3-0.0008)/(6.69-0.0008)*100%=44.82%


5

题型5:画出室温下的组织图。


题型5分析:室温下由P+L’d+ Fe3CⅡ组成。


以上就是今天的全部内容了,距离考试越来越近,大家要好好加油了哦!


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