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怎样利用Fe-C相图进行铁碳合金结晶过程分析?

2016-04-15 15:57:00
  根据铁碳相图,对图中所示六种典铁碳合金(见图1-12)的结晶过程进行分析如下:
  1.共析钢(含碳量0.8势)的结晶过程,如图中合金①所示,当温度在1点以上时,合金处于完全液体状态。当溫度降至1点并有过冷现象时,开始从液态合金中析出奥氏体。继续冷至1〜2点之间,从液态合金中不断析出奥氏体。液相的浓度沿BC线变化,奥氏体的浓度沿JE线变化。
  奥氏体的晶体在液态合金中,一般以树核状自由长大。当冷到2点凝固终了时,其组织为单相奥氏体。在2〜3点区间保持单相奥氏体,相的浓度等于合金的成分,所以没有成分和组织的变化。
  在3点(723°C)时共析成分(含碳暈0.8%)的奥氏体发生共析转变,r1→a+Fe3C7,即形成珠光体,在3点以下至室温,不再发生组织变化,其最终为片状铁素体与渗碳体构成的珠光体。其结晶过程如示意图1-13。
  2.亚共析钢(含碳量0.3%)的结晶过程可由图中合金②看出,在1点以上合金处于液体状态,冷至1点开始从液态合金中析出固溶体。在1〜2点之间为L+&相。
  HJB为包晶线,因而在2点将发生包晶反应;LB+&H→γJ。反应结果产生J成分的奥氏体。由于合金浓度线位于包晶点J的右侧,因此到包晶反应结束时,仍有过剩的液相存在。
  2〜3点为L+γ两相区,在该区冷却时将从液态合金中继续析出奥氏体。液相浓度沿BC线变化,奥氏体浓度沿JE线变化。到3点时合金全部凝固终了,变为单相奥氏体。3〜4点为单相奥氏体区,在冷却时合金不产生组织变化。
  当合金冷却到4点时,将开始从奥氏体中析出铁素体。在缓慢冷却时铁素体易在奥氏体晶界上形成。合金在4〜5之间随着温度的下洚,从奥氏体中不断析出铁素体。此时奥氏体浓度沿线变化,铁素体沿GP线变化。
  合金冷至5点(723℃)时,将发生共柝转变;γS→α+Fe3C。即含有0.8%碳的奥氏休全部转变为珠光体。此时,原先析出的铁素体仍保持不变,共析转变结束后,其组织将为铁素体+珠光体所组成。合金在5点以下至室温,基本没有组织变化,仍为铁素体+珠光体。
 
  该合金的结晶过程示意如图1-14所示。根据杠杆定律,在室温时其珠光体与铁素体的总童比为:
  Qp÷Qa=Pd÷Sd
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