10讲 典型合金的结晶过程及组织

《机械制造技术基础》教案 教学内容：典型合金的结晶过程及组织

教学方式：结合实际，由浅如深讲解

教学目的：

1．了解铁碳合金的类型；

2．掌握共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程及其组织；

3．掌握共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的结晶过程及其组织。

重点、难点：六种典型合金的结晶过程及组织

教学过程：

4.3 典型铁碳合金的结晶过程及组织

4.3.1铁碳合金的分类

铁碳合金由于成分的不同，室温下将得到不同的组织。由简化的Fe-Fe 3C 相图，如图4-4所示。

图4-4 简化的Fe-Fe 3C 相图 根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可将铁碳合金分为工业纯铁、钢及白口铸铁三类：

1．工业纯铁（Wc ≤0.0218%）

性能特点：塑性韧性好，硬度强度低。

2．钢（0.0218%＜Wc ≤2.11%）

共析钢：Wc=0.77%，室温组织为P 。

亚共析钢： 0.0218%＜ Wc ＜0.77%，室温组织为F+P 。

过共析钢： 0.77% ＜ Wc ≤2.11%，室温组织为P+ Fe 3C Ⅱ

3．白口铸铁（2.11% ＜ Wc ≤6.69%）

共晶白口铸铁： Wc=4.3%，室温组织为L’d

亚共晶白口铸铁： 2.11% ＜ Wc ＜4.3%，室温组织为P+Fe 3C Ⅱ+L ’d 。 过共晶白口铸铁： 4.3% ＜ Wc ≤6.69%，室温组织为L’d+Fe 3C Ⅰ

4.3.2典型铁碳合金的结晶过程

Fe 3C W C (%)图3-4 简化Fe-Fe 3C

相图F 0.0218K F

0 2.110.77 4.3D

依据成分垂线与相线相交情况，分析几种典型铁碳合金结晶过程中组织转变规律。

1．共析钢的结晶过程分析(如图4-5、4-6所示)：

AC AE PSK S S 3L L+A A P(F+Fe C)??→??→???→共析

图4-5 共析钢结晶过程示意图 图4-6 共析钢金相组织

2．亚共析钢的结晶过程分析（如图4-7、4-8所示）：

AC AE GS PSK PSK S L L A A A F A F P F ??→+??→??→+???→+???→+共析

图4-5 亚共析钢结晶过程示意图 图4-6 亚共析钢金相组织 亚共析钢的室温组织特征是：先析铁素体和共析珠光体呈均匀分布。

3．过共析钢的结晶过程分析（如图4-9、4-10所示）：

333AC AE ES PSK S PSK L L A A A Fe C A Fe C P Fe C ??→+??→??→+???→+???→+共析

图4-9 过共析钢结晶过程示意图 图4-10 过共析钢金相组织 过共析钢的室温组织特征是：珠光体的基体上分布着网状的先析渗碳体（Fe 3C Ⅱ）。 本质：钢是以固溶体为基体的组织，特别是在高温下具有单相的奥氏体组织，塑性、韧性好，适于塑性加工。

4．共晶白口铸铁结晶过程分析：

33()'()ECF PSK C L Ld A Fe C L d P Fe C ???→+???→+共晶共析

5．亚共晶白口铸铁结晶过程分析：

33'AC ECF ECF PSK C L L A L A Ld A Fe C L d P Fe C ??→+???→+???→++???→++共晶共析

亚共晶白口铸铁结晶过程

亚共晶白口铁的室温组织：莱氏体基体上分布着块状的珠光体

6．过共晶白口铸铁结晶过程分析：

3333'AC ECF ECF PSK C L L Fe C L Fe C Ld Fe C L d Fe C ??→+???→+???→+???→+共晶共析

过共晶白口铁的室温组织：莱氏体的基体上分布着粗大板条状的先晶渗碳体。 小结：略

作业：

1． 说明过共析钢的结晶过程及其组织变化。

2． 说明亚共晶白口铸铁的结晶过程及其组织变化