第三章鐵碳合金

1、第第3 3章章 鐵碳合金鐵碳合金 第第3 3章章 鐵碳合金鐵碳合金 第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 第三節(jié)第三節(jié) 典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程、室溫組織及性能典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程、室溫組織及性能 第四節(jié)第四節(jié) 碳素鋼碳素鋼 第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變一、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 以不同晶格形式存在的同一金屬元素的晶體稱(chēng)為該金屬的同素異晶體。 第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異

2、構(gòu)轉(zhuǎn)變1394912 -Fe -Fe -Fe二、鐵素體二、鐵素體碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體,用符號(hào)或F表示。 鐵素體的胞晶鐵素體的胞晶 鐵素體的顯微組織鐵素體的顯微組織強(qiáng)度和硬度低，而塑性和韌性好。 三、奧氏體三、奧氏體碳溶解在碳溶解在-Fe-Fe中形成的中形成的間隙固溶體間隙固溶體稱(chēng)為稱(chēng)為奧氏體奧氏體，用符號(hào)用符號(hào)或或A A表示。表示。 奧氏體強(qiáng)度、硬度較低，塑性?shī)W氏體強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性較高，適于鍛壓成形。、韌性較高，適于鍛壓成形。 四、滲碳體四、滲碳體滲碳體是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為滲碳體是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%6.69%的鐵與碳的的鐵與碳的金屬化合物（金屬化合物（Fe3CFe

3、3C）。 Fe3CFe3C硬度很高而塑性和韌性硬度很高而塑性和韌性幾乎為零，脆性很大。幾乎為零，脆性很大。 滲碳體的晶胞示意圖 五、珠光體五、珠光體珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)P表示。 珠光體珠光體的強(qiáng)度較高、硬度適中，具備一定的塑性。的強(qiáng)度較高、硬度適中，具備一定的塑性。 珠光體顯微組織圖珠光體顯微組織圖 六、萊氏體六、萊氏體萊氏體萊氏體是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%4.3%的奧氏體和滲碳體的奧氏體和滲碳體組成的兩相組成的兩相機(jī)械混合物機(jī)械混合物，用符號(hào)，用符號(hào)“Ld”Ld”表示表示 。萊氏體的力學(xué)性能硬萊氏體的力學(xué)性能硬度很高，塑性、韌性度很高，塑性、韌性很低很低 。萊氏體

4、顯微組織 第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖是表示在緩慢冷卻或緩慢加熱的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形，是研究鐵碳合金的重要工具。 FeFe3CSQPKGFEDCAA+ Fe3CA+FL+AALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LdLdLd+ Fe3CLd+ Fe3CLdP+ Fe3C+LdP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度溫度一、簡(jiǎn)化后的鐵碳合金相圖一、簡(jiǎn)化后的鐵碳合金相圖二、二、FeFeFe3CFe3C相圖中主要點(diǎn)的意義相圖中主要點(diǎn)的意義A點(diǎn)： 純鐵的熔點(diǎn)，1538。 D點(diǎn)： 滲碳體的熔點(diǎn)，1227。 G點(diǎn)： 鐵的同

5、素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) 。 E點(diǎn)： 碳在-Fe中最大溶解度點(diǎn)。 P點(diǎn)： 碳在-Fe中最大溶解度點(diǎn)。 Q點(diǎn)： 室溫下碳在-Fe中的溶解度 C點(diǎn)： 共晶點(diǎn)，共晶轉(zhuǎn)變： S點(diǎn)： 共析點(diǎn)，共析轉(zhuǎn)變： 二、二、FeFeFe3CFe3C相圖中主要點(diǎn)的意義相圖中主要點(diǎn)的意義三、三、Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中主要線的意義相圖中主要線的意義ACDACD線：線：ACDACD線是液相線。線是液相線。AECFAECF線：線：AECFAECF線是固相線。線是固相線。GSGS線：線：也叫也叫A3A3線，冷卻時(shí)從奧氏體中析出線，冷卻時(shí)從奧氏體中析出 鐵素體的開(kāi)始線。鐵素體的開(kāi)始線。 ESES線：線：ESES線是碳在奧氏體中的

6、溶解度曲線線是碳在奧氏體中的溶解度曲線 PQPQ線：線：PQPQ線是碳在鐵素體中的溶解度曲線線是碳在鐵素體中的溶解度曲線 ECFECF線：線：ECFECF線是共晶線線是共晶線 PSKPSK線：線：PSKPSK線是共析線線是共析線 三、三、Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中主要線的意義相圖中主要線的意義四、四、Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中的相區(qū)相圖中的相區(qū)Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中的四個(gè)單相區(qū)：相圖中的四個(gè)單相區(qū)：ACDACD線以上是液相區(qū)；線以上是液相區(qū)；AESGAESG為奧氏體區(qū)（為奧氏體區(qū)（或或A A）；）；GPQGGPQG為鐵素體區(qū)（為鐵素體區(qū)（或或F F）；）；DFKLD

7、FKL為滲碳體區(qū)（為滲碳體區(qū)（Fe3CFe3C）。）。Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中的五個(gè)兩相區(qū)相圖中的五個(gè)兩相區(qū)L+AL+A兩相區(qū)；兩相區(qū)；L+ Fe3CL+ Fe3C兩相區(qū)；兩相區(qū)；A+ Fe3CA+ Fe3C兩相區(qū)；兩相區(qū)；A+FA+F兩相區(qū)及兩相區(qū)及F+ Fe3CF+ Fe3C兩相區(qū)。兩相區(qū)。四、四、Fe-Fe3CFe-Fe3C相圖中的相區(qū)相圖中的相區(qū)第三節(jié)第三節(jié) 典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程、室溫組織及性能典型鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程、室溫組織及性能一、鐵碳合金的分類(lèi)一、鐵碳合金的分類(lèi)工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵（WcWc0.0218%0.0218%） 鋼（鋼（WcWc=0.0218%=0.0218%

8、2.11%2.11%）l亞共析鋼（Wc=0.0218%0.77%） 室溫平衡組織為鐵素體加珠光體。l共析鋼（Wc=0.77%） 室溫平衡組織為珠光體。l過(guò)共析鋼（Wc=0.77%2.11%） 室溫平衡組織為珠光體加二次滲碳體。鑄鐵（鑄鐵（WcWc=2.11%=2.11%6.69%6.69%）l亞共晶白口鑄鐵（Wc=2.11%4.3%） 室溫平衡組織為珠光體加二次滲碳體加低溫萊氏體。l共晶白口鑄鐵（Wc=4.3%） 室溫平衡組織為低溫萊氏體。l過(guò)共晶白口鑄鐵（Wc=4.3%6.69%） 室溫平衡組織為一次滲碳體加低溫萊氏體。一、鐵碳合金的分類(lèi)一、鐵碳合金的分類(lèi)亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼

9、過(guò)共析鋼共晶白口鐵共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵一、鐵碳合金的分類(lèi)一、鐵碳合金的分類(lèi)二、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程二、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程共析鋼顯微組織圖共析鋼顯微組織圖 +Fe3CGSPABJH三、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程三、亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程亞共析鋼的顯微組織圖亞共析鋼的顯微組織圖 四、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程四、過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程過(guò)共析鋼的顯微組織圖過(guò)共析鋼的顯微組織圖 五、鐵碳合金碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組織的關(guān)系五、鐵碳合金碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組織的關(guān)系鋼鋼鐵素體鐵素體 亞亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼亞亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析

10、鋼共析鋼白白 口口 鑄鑄 鐵鐵二次滲碳體二次滲碳體工工業(yè)業(yè)純純鐵鐵珠光體珠光體萊氏體萊氏體一次滲碳體一次滲碳體Fe3C鋼鋼 鐵鐵分分 類(lèi)類(lèi)組織組組織組成物相成物相對(duì)量對(duì)量%相組成相組成物相對(duì)物相對(duì)量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次滲碳體三次滲碳體六、碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的影響六、碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的影響七、鐵碳合金相圖的應(yīng)用七、鐵碳合金相圖的應(yīng)用在選材方面的應(yīng)用在選材方面的應(yīng)用 在鑄造方面的應(yīng)用在鑄造方面的應(yīng)用 在可鍛性方面的應(yīng)用在可鍛性方面的應(yīng)用 在焊接方面的應(yīng)用在焊接方面的應(yīng)用 第四節(jié)第四節(jié) 碳素鋼碳素鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.

11、0218%0.0218%小于小于2.11%2.11%，且不含有特意加入合金元素的鐵碳合且不含有特意加入合金元素的鐵碳合金，稱(chēng)為金，稱(chēng)為碳素鋼碳素鋼簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼碳鋼。 一、鋼中雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響一、鋼中雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響硅硅( (SiSi):):有益元素，一般控制在有益元素，一般控制在0.17%0.17%0.37%0.37% 。錳錳( (MnMn):):有益元素，一般控制在有益元素，一般控制在0.25%0.25%0.80% 0.80% 。硫（硫（S S）: :有害元素，引起熱脆，一般鋼中的硫質(zhì)有害元素，引起熱脆，一般鋼中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得超過(guò)量分?jǐn)?shù)不得超過(guò)0.05%0.05% 。磷（磷（P

12、 P）: :有害元素，引起冷脆，一般鋼中的磷質(zhì)有害元素，引起冷脆，一般鋼中的磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得超過(guò)量分?jǐn)?shù)不得超過(guò)0.04% 0.04% 。二、碳素鋼的分類(lèi)二、碳素鋼的分類(lèi)按碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)：按碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)：低碳鋼 Wc0.25%。中碳鋼 Wc為0.25%0.60%。高碳鋼 Wc0.60%。按質(zhì)量分類(lèi)按質(zhì)量分類(lèi) ：普通碳素鋼 WS 0.055%, WP 0.045%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼 WS 0.045%, WP 0.040%。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 WS 0.030%, WP 0.035%。 特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 WS 0.025%, WP 0.030%。二、碳素鋼的分類(lèi)二、碳素鋼的分類(lèi)按用途分類(lèi)：按用途分類(lèi)： 碳素

13、結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件，碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件， 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于0.70%0.70%。碳素工具鋼：用于制造各種刀具、模具及量具等，碳素工具鋼：用于制造各種刀具、模具及量具等， 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.70%0.70%。二、碳素鋼的分類(lèi)二、碳素鋼的分類(lèi)按冶煉時(shí)脫氧程度分類(lèi)：按冶煉時(shí)脫氧程度分類(lèi)： 沸騰鋼沸騰鋼 脫氧程度不完全的鋼。脫氧程度不完全的鋼。鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 脫氧程度完全的鋼。脫氧程度完全的鋼。半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼。二、碳素鋼的分類(lèi)二、碳素鋼的分類(lèi)三、

14、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用三、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)順序如圖所示：碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)順序如圖所示： 例如：例如：Q235-AFQ235-AF優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾。這兩位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾。 如如4545號(hào)鋼表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為號(hào)鋼表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%0.45%。 三、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用三、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用碳素工具鋼碳素工具鋼 ：碳素工具鋼是以漢字碳素工具鋼是以漢字“碳碳”字拼音的首位字母字拼音的首位字母“T”T”為符號(hào)，后面的數(shù)字表示鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之為符號(hào)，后面的數(shù)字表示鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾。幾。 如如T13AT13A表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3%1.3%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。素工具鋼。三、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用三、碳素鋼的牌號(hào)及汽車(chē)中的應(yīng)用鑄鋼：鑄鋼： 牌號(hào)組成是由漢字牌號(hào)組成是由漢字“鑄鋼鑄鋼”兩字拼音的首位字兩字拼音的首位字母母“ZG”ZG”為符號(hào)，再連接二組數(shù)字，第一組數(shù)為符號(hào)，再連接二組數(shù)字，第一組數(shù)字代表屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度。字代表屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度