铁碳合金的结晶过程

如何分析含碳量分别为0.45%,1.2%铁碳合金的结晶过程?

共析钢( Wc=0.77%),合金在1点以上为液体(L),当缓冷至稍低于1点温度时,开始从液体中结晶出奥氏体(A),A的数量随温度的下降而增多。

温度降到2点时,液体全部结晶为奥氏体。2~S点之间,合金是单一奥氏体相。继续缓冷至S点时,奥氏体发生共析转变,转变成珠光体(P)。727℃以下,P基本上不发生变化。故室温下共析钢的组织为P。

分子构成

铁碳合金中合金相的形成,与纯铁的晶体结构及碳在合金中的存在形式有关。纯铁有三种同素异构状态:912℃以下为体心立方晶体结构,称α-Fe;912~1394℃为面心立方晶体结构,称γ-Fe;1394℃以上,又呈体心立方结构,称δ-Fe。在液态,在低于7%碳范围,碳和铁可完全互溶;在固态,碳在铁中的溶解是有限的,并且溶解度取决于铁(溶剂)的晶体结构。

以上内容参考:百度百科-铁碳合金

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第1个回答  推荐于2018-04-18
一、 共析钢的结晶过程

共析钢( Wc=0.77%),合金在1点以上为液体(L),当缓冷至稍低于1点温度时,开始从液体中结晶出奥氏体(A),A的数量随温度的下降而增多。
温度降到2点时,液体全部结晶为奥氏体。2~S点之间,合金是单一奥氏体相。继续缓冷至S点时,奥氏体发生共析转变,转变成珠光体(P)。727℃以下,P基本上不发生变化。故室温下共析钢的组织为P。

共析钢的结晶过程如下图。

二、 亚共析钢的结晶过程
图 3-6中合金Ⅱ表示亚共析钢。合金在1点以上为液体。缓冷至稍低于1点,开始从液体中结晶出奥氏体,冷却到2点结晶终了。在2~3点区间,合金为单一的奥氏体组织,当冷却到与GS线相交的3点时,开始从奥氏体中析出时,就会将多余的碳原子转移到奥氏体中,引起未转变的奥氏体的含碳量增加。沿着GS线变化。当温度降至4点(727℃)时,剩余奥氏体含碳量增加到了Wc=0.77%,具备了共析转变的条件,转变为珠光体。原铁素体不变保留了在基体中。4点以下不再发生组织变化。故亚共析钢的室温组织为铁素体+珠光体。
亚共析钢的结晶过程如图3-8所示。

三、 过共析钢的结晶过程

图 3-6中合金Ⅲ表示过共析钢。合金在1点以上为液体,当缓冷至稍低于1点后,开始从液体中结晶出奥氏体,直至2点结晶终了。在2~3点之间是含碳时为合金Ⅲ奥氏组织。缓冷至3点时,奥氏体中开始沿晶界析出渗碳体(即二次渗碳体)。随着温度不断降低,由奥氏体中析出的二次渗碳愈来愈多,而奥氏体中的含碳量不断减少,并沿着ES线变化。3~4点之间的组织为奥氏体+二次渗碳体。降至4点(727℃)时,奥氏体的成分达到了共析成分,于是这部分奥氏体发生共析反应,转变为珠光体。在4点以下,合金的组织不再发生变化。故室温组织为珠光体+二次渗碳体。过共析钢结晶过程如图3-9。

三、 过共析钢的结晶过程

图 3-6中合金Ⅲ表示过共析钢。合金在1点以上为液体,当缓冷至稍低于1点后,开始从液体中结晶出奥氏体,直至2点结晶终了。在2~3点之间是含碳时为合金Ⅲ奥氏组织。缓冷至3点时,奥氏体中开始沿晶界析出渗碳体(即二次渗碳体)。随着温度不断降低,由奥氏体中析出的二次渗碳愈来愈多,而奥氏体中的含碳量不断减少,并沿着ES线变化。3~4点之间的组织为奥氏体+二次渗碳体。降至4点(727℃)时,奥氏体的成分达到了共析成分,于是这部分奥氏体发生共析反应,转变为珠光体。在4点以下,合金的组织不再发生变化。故室温组织为珠光体+二次渗碳体。过共析钢结晶过程如图3-9。

四、 共晶白口铁的结晶过程

图 3-6中合金Ⅳ表示共晶白口铁(Wc=4.3%)。合金在C 点温度以上为液体,当降至C 点时,液态合金将发生共晶转变,结晶出奥氏体与渗碳体的机械混合物,即高温莱氏体。转变是在恒温下进行,其中奥氏体的成分是E点的成分。温度继续下降时,莱氏体中的奥代体将不断析出二次渗碳体,剩余奥氏体的碳浓度不屡减少,并沿着ES线变化。1~2点之间的组织为高温莱氏体,是由奥氏体,二次渗碳体和共晶渗碳体组成(A+Fe 3 C Ⅱ +Fe 3 C共晶)。当温度降至2点(727℃)时,莱氏体中的奥氏体的含碳量降到了Wc=0.77%,发生共析转变,生成珠光体,即高温莱氏体(Ld)转变为低温莱氏体(L ' d),其组织由珠光体、二次渗碳体和共晶渗碳体组成(P+ Fe 3 C Ⅱ +Fe 3 C共晶)。共晶白口铁的显微组织如图3-4所示,共晶白口铁的结晶过程如图3-10所示。

五、 亚共晶白口铁的结晶过程
图3-6中合金Ⅴ表示亚共晶白口铁。合金在1点温度以上为液体,缓冷至稍低于1点温度,开始从液体中结晶出奥氏体。1~2点温度之间组织为液体和奥氏体。继续缓冷,结晶出的奥氏体量不断增多,而液体量不断送还减少,奥氏体的含碳量不断沿AE骊变化,液体的硕深度沿AC骊变化。温度缓冷 至2点(1148℃)时,奥氏体的含碳量为E点的成分,液体的碳浓度为C点的浓度,于是这部分液体发生共晶转变。在2~3点温度区间,随着温度的不断下降,奥氏体的含碳量沿ES线变化,并不断析出二次渗碳体。因此2~3点温度区间内的组织为奥代体、二次渗碳体和高温莱氏体(A+Fe 3 C Ⅱ +Ld)。缓冷至3点(727℃)时,Wc=0.77%的奥氏体发生析转变,转变为珠光体。最后室温组织为珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体(P+Fe 3 C Ⅱ +L ' d)。亚共晶白口铁的结晶过程如图3-11所示。

六、 过共晶白口铁的结晶过程

图 3-6中合金Ⅵ表示过共晶白口铁。合金在1点温度以上为液体。当温度缓冷至稍低于1点时,从液体中开始结晶出一次渗碳体(Fe 3 C ⅡⅠ )。温度不断下降,结晶出的一次渗碳体不断增多,剩余液体量相对减少。同时,液体的碳浓度沿着CD骊不断变化,至2点时,乘余液体Wc=4.3%,于是发生共晶转变,形成高温莱氏体。此时的组织为一次渗碳体+高温莱氏体。随后继续冷却时的转变情况与共晶白口铁相同,最终组织为一次渗碳体+低温莱氏体。过共晶白口铁的结晶过程如图3-12所示。

白口铁因有共晶转变,所以组织中出现了莱氏体基体,莱氏体的存在,使得白口铁硬度很高,脆性很大,所以实际生产中很少直接使用,一般用用炼钢原料。本回答被网友采纳