第四章铁碳合金相图Word文件下载.docx

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难点：

包晶、共晶和共析转变，结晶过程中各相成分的变化规律，平衡相及组织的相对含量计算。

§

4-1铁碳合金的基本组织与性能

一、工业纯铁

工业纯铁：

0.10~0.20%杂质，熔点为1538℃。

具有同素异构转变特性。

工业纯铁的机械性能：

强度、硬度低，塑性、韧性好。

770℃为磁性转变温度。

工业纯铁的应用：

深冲用铁、低电阻通讯线、电工用纯铁。

二、铁碳合金中的基本相结构、组织及其性能

1、铁素体（F、a）：

铁素体：

碳原子溶入到a-Fe的间隙中所形成的间隙固溶体。

晶格类型为体心立方晶格，C的最大溶解度为0.0218%（727℃时），室温下溶解度为0.008%。

性能：

强度、硬度低，塑性、韧性好，耐蚀性好。

2、奥氏体（A、γ）：

奥氏体：

碳原子溶入到γ-Fe的间隙中所形成的间隙固溶体。

晶格类型为面心立方晶格，C的最大溶解度为2.11%（1148℃时）。

强度、硬度低，塑性好，易于锻压成型。

3、渗碳体（Fe3C、Cm）：

渗碳体：

铁和碳形成的一种具有复杂晶格结构的金属间化合物。

含碳量为6.69%。

硬度高，塑性、韧性趋于0，脆性极大。

渗碳体合理分布可提高合金的强度、硬度等性能。

4、珠光体（P）：

珠光体：

铁素体和渗碳体的两相片层状机械混合物。

性能介于F和Fe3C之间。

5、莱氏体（Ld）：

莱氏体：

奥氏体和渗碳体的两相机械混合物。

4-2铁碳合金相图

一、铁碳合金相图分析

1、组元：

Fe、Fe3C

2、点：

（温度、成分、意义）

3、线：

ACD——液相线；

AECF——固相线

4、重要特性线：

平行线：

1）ECF：

共晶反应线，1148℃，

，生成莱氏体（Ld），含碳量在2.11~6.69%间的Fe-C合金会发生共晶反应。

2）PSK：

共析反应线，A1线，727℃，

，生成P，含碳量在0.0218~6.69%间的Fe-C合金会发生共析反应。

曲线：

1）ES线：

Acm线，碳在A中的固溶线，1148℃时最大，为2.11%C，727℃时最小，为0.77%C。

含碳量大于0.77%的Fe-C合金从1148℃→727℃时，从A中沿A晶界析出Fe3CⅡ。

从液相中结晶出的Fe3C称为Fe3CⅠ。

2）PQ线：

碳在F中的固溶线，727℃时最大，为0.0218%C，0℃时最小，为0.0008%C。

含碳量大于0.0218%的Fe-C合金从727℃→0℃时，从F中或沿F晶界析出Fe3CⅢ。

Fe3CⅠ、Fe3CⅡ和Fe3CⅢ仅在来源和分布方面有所不同，并无本质区别，它们的含碳量、晶格类型、本身性能均相同。

Fe-Fe3C相图

5、Fe-C合金分类

按含碳量和组织不同，铁碳合金相图上的各种合金分为三类：

1）工业纯铁：

含碳量小于0.0218%Fe-C合金

2）钢：

含碳量在0.0218%~2.11%间的Fe-C合金，包括亚共析钢（0.0218~0.77）、共析钢（0.77）、过共析钢（0.77~2.11）

3）白口铸铁：

含碳量在2.11%~6.69%间的Fe-C合金，包括亚共晶白口铸铁（2.11~4.30%）、共晶白口铸铁（4.30%），过共晶白口铸铁（4.30~6.69%）

二、典型合金结晶过程分析

1、共析钢（Ⅰ）

2、亚共析钢（Ⅱ）

3、过共析钢（Ⅲ）

4、共晶白口铸铁（Ⅳ）

5、亚共晶白口铸铁（Ⅴ）

6、过共晶白口铸铁（Ⅵ）

三、含碳量与铁碳合金机械性能的关系

1、含碳量与铁碳合金平衡相组成物和组织组成物的关系

铁碳合金的成分与相和组织的关系

2、含碳量对铁碳合金机械性能的影响

四、铁碳合金相图的应用

铁碳合金的成分与机械性能的关系

1、选材：

性能→组织→成分→材料

2、铸造：

确定合理浇注温度，断定铸造性能，制定铸造工艺

3、锻造：

选择适当温度范围进行锻造

4、热处理：

选择合理的加热温度

4-3碳素钢

一、钢中杂质元素对钢性能的影响

1、Mn（锰）

溶入F中——固溶强化；

与S形成MnS，减轻S的有害作用；

有益元素，含量＜0.8%。

2、Si（硅）

有益元素，含量＜0.35%。

3、S（硫）

有害杂质，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点（985℃）共晶体（FeS+Fe），分布于晶界处，而钢进行热加工的开始温度一般为1150~1250℃，此时分布在晶界上的共晶体处于熔化状态而导致钢开裂——热脆；

因此必须严格控制S含量，Mn与S形成高熔点（1620℃）的MnS，呈粒状分布于晶粒内，避免了热脆。

4、P（磷）

有害杂质，溶入F中，室温下使钢的塑性、韧性急剧下降，脆韧转变温度升高——冷脆。

5、氧、氮、氢

二、碳素钢的分类、钢号和主要用途

（一）碳素钢的分类

1、按钢中含碳量分类

2、按钢的冶金质量分类

3、按钢的用途分类

4、按炼钢时的脱氧程度分类

（二）、钢的编号

1、普通碳素结构钢

Q×

×

－质量等级符号、脱氧方法符号

↓

屈服强度

屈服强度数值（MPa）

A、B、C、D

————→

质量依次提高

F、b、Z、TZ

2、铸钢

ZG×

－×

铸钢

抗拉强度数值（MPa）

平均含碳量

（以万分之一为单位）

3、优质碳素结构钢

以钢的含碳量的万分数值命名。

4、碳素工具钢

以标志符号“T”加上钢的含碳量的千分数值命名。