5.铁碳合金

null第五章 铁碳合金第五章 铁碳合金5-1、 铁碳合金中的组元和相5-1、 铁碳合金中的组元和相1）组元 Fe 过渡族元素，熔点1538℃，密度7.87g/cm3。 强度低、硬度低、塑性好。 σ b 180MPa~230MPa σ 0.2 100MPa~170MPa δ 30%~50% 硬度 50HBS~80HBS同素异构转变同素异构转变 null nullFe3C 铁与碳的具有复杂结构的间隙化合物，硬而脆。 σ b 30MPa δ 0 ak 0 硬度 800HB null2）相 铁素体——碳溶解在体心立方晶格的α-Fe 中形成的间隙固溶体。（α、 F） 性能与纯铁相近 奥氏体——碳溶解在面心立方晶格的γ- Fe 中形成的间隙固溶体。（γ 、A） 强度较低、硬度不高、易于塑性变形。 5-2 铁碳合金相图分析5-2 铁碳合金相图分析 铁碳合金相图 铁碳合金相图一、Fe-Fe3C相图中的特性点一、Fe-Fe3C相图中的特性点二、 Fe-Fe3C相图中的特性线二、 Fe-Fe3C相图中的特性线ES—碳在γ- Fe 中的固溶度 曲线。 PQ—碳在α-Fe 中的固溶度 曲线。 GS—在冷却过程中，奥氏体 中析出铁素体的开始线。 nullHJB—包晶反映线 LB+δ H AJ ECF—共晶反应线 LC AE+Fe3C PSK—共析反应线 AS FP+ Fe3C 三、 Fe-Fe3C相图中相区三、 Fe-Fe3C相图中相区四、 典型铁碳合金的结晶过程四、 典型铁碳合金的结晶过程七种典型组织 1）工业纯铁（Wc<0.0218%） 2）共析钢（ Wc=0.77%） 3)亚共析钢（Wc=0.0218%~0.77%) 4）过共析钢（ Wc=0.77%~2.11%） 5）共晶白口铁（Wc=4.3%） 6）亚共晶白口铁（Wc=2.11%~4.3%） 7）过共晶白口铁（Wc= 4.3%~6.69%）null1）工业纯铁的结晶过程1）工业纯铁的结晶过程null2）共析钢的结晶过程2）共析钢的结晶过程 L A+L A P(F+Fe3C) 室温组织：PP共析钢组织（珠光体）共析钢组织（珠光体）3）亚共析钢的结晶过程3）亚共析钢的结晶过程 L A+L A A+F F+P 室温组织：F+P FP亚共析钢组织（F+P）亚共析钢组织（F+P）4）过共析钢的结晶过程4）过共析钢的结晶过程 L L+A A A+ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ 室温组织： P+ Fe3CⅡ 过共析钢组织（ P+ Fe3CⅡ）过共析钢组织（ P+ Fe3CⅡ）5）共晶白口铁的结晶过程5）共晶白口铁的结晶过程 L Ld Ld′ 室温组织：低温莱氏体Ld′LFe3CALdFe3CPLd′共晶白口铁组织（低温莱氏体Ld′）共晶白口铁组织（低温莱氏体Ld′）6）亚共晶白口铁的结晶过程6）亚共晶白口铁的结晶过程 L L+A Ld+A Ld′+P 室温组织： Ld′+P 亚共晶白口铁的组织（Ld′+P） 亚共晶白口铁的组织（Ld′+P） 7）过共晶白口铁的结晶过程7）过共晶白口铁的结晶过程 L L+ Fe3C L d+ Fe3C Ld′+ Fe3C 室温组织： Ld′+ Fe3C Fe3CⅠ过共晶白口铁的组织（Ld′+ Fe3CⅠ） 过共晶白口铁的组织（Ld′+ Fe3CⅠ） null五、 铁碳合金的成分—组织—性能关系五、 铁碳合金的成分—组织—性能关系随含碳量增加，钢中渗碳体的 量增加。 随含碳量增加，钢中渗碳体分 布、形貌不同。 随含碳量增加，强度、硬度增 加，塑性、韧性下降。但当 C%>0.9时，强度下降。 null六、 Fe-Fe3C相图的应用六、 Fe-Fe3C相图的应用1）在钢铁材料选用方面的应用 2）在铸造工艺方面的应用 3）在热锻、热轧工艺方面的应用 4）在热处理工艺方面的应用5-3 碳 钢5-3 碳 钢常存杂质对碳钢的影响 分类 编号 用途一、 钢中常存杂质元素的影响一、 钢中常存杂质元素的影响 锰硅硫磷 固溶强化 与硫生成MnS固溶强化 与氧生成SiO2(FeS γ- Fe )共晶熔点989℃ 热脆冷脆null氢 氮氧氢脆脆氢脆时效脆化FeO Al2O3 SiO2 MnO 非金属夹杂二、钢的分类二、钢的分类按化学成分分类 碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢低合金钢中合金钢高合金钢Wc≤0.25%Wc=0.25%~0.6%Wc﹥0.6%WMe﹤5%WMe =5%~10%WMe ﹥10%null按冶金质量分类 普通钢优质钢高级优质钢 Ws≤0.055% Wp ≤0.045% Ws≤0.040% Wp ≤0.040% Ws≤0.030% Wp ≤0.035%null按冶炼时的脱氧程度 沸腾钢镇静钢半镇静钢null按用途分类 结构钢工具钢特殊钢工程构件用钢机器零件用钢建筑、桥梁、船舶、车辆调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳钢刃具钢、量具钢、模具钢不锈钢、耐热钢三、 碳钢的编号和用途三、 碳钢的编号和用途1、普通碳素结构钢 Q + 数字 + 字母 + 字母屈 屈服点值 质量等级 脱氧方法质量等级：A B C D好沸腾钢：F 半镇静钢：b例：Q235AFnullnull Q195Q195含碳量低，强度不高，良好的焊接性和塑性、韧性。 铁钉、铁丝、各种薄板： 黑铁皮、白铁皮（镀锌薄钢板） 马口铁（镀锡薄钢板） 代替08或10钢，制造冲压、焊接结构。null镀锌薄钢板空调管道碳素结构钢薄钢板碳素结构钢薄钢板null镀锌薄钢板马口铁（镀锡板）马口铁（镀锡板）铁丝铁丝Q275Q275属中碳钢，强度较高，可代替30钢、40钢制造稍重要的零件、降低成本。 齿轮、链轮。。 Q215、Q235、Q255Q215、Q235、Q255 A级钢用于不经锻压、热处理的工程结构件或普通零件（受力不大的铆钉、螺钉、螺母等）； B级钢制造稍为重要的机器零件和船用钢板。。。可代替相应含碳量的优质碳素结构钢。nullnull2、优质碳素结构钢 两位数字平均含碳量 万分之几例：20 45 60 普通含锰量：WMn=0.25%~0.8% 较高含锰量： WMn=0.7%~1.2% 后面加“Mn ”。例：40Mn 沸腾钢后面加“F” nullnull3）碳素工具钢 T + 数字 + 字母碳素 工具钢含碳 千分数例：T8 T10 T8Mn T10Anullnullnull塞规、环规塞规、环规拉丝模拉丝模