铁碳合金基本组织.doc

第二章 铁碳合金第二章 铁碳合金第一节 铁碳合金的基本组织*什么叫组织？ 表示晶体的种类、大小、分布状况。可以由一个相或多个相组成一 纯铁的晶体结构及其结晶1 (简)同素异晶体：同种元素组成的具有不同晶体结构的晶体，如石墨是金刚石的同素异晶体；-fe与-fe2 (简)纯铁的同素异晶转变-fe -fe建立固态下结晶的概念3 重结晶 固态下的结晶与液态到固态的结晶的异同（以铁为例）同：都属于结晶过程，都有“形核长大”的过程、“过冷”等现象。异：在固态下结晶时应力不能及时释放，产生应力。因此把这种结晶称作：重结晶钢铁材料的种类较多，掌握其性能不太容易。但这些材料的性能是由其组织决定的。二 铁碳合金的五种基本组织及其性质1 铁素体温（f）形成：碳溶入-fe特点：塑性、韧性好，强度、硬度低180mpa：50kg力。一人直径1.9mm拉断 二人直径2.6mm拉断 ：3050%b ：180280mpa。 hbs：5080，很软。小刀刻划例：08钢，f含量90%，估计其塑性、韧性2 奥氏体（a）形成：碳溶入-fe特点：常温下：塑性和韧性好，具有一定的强度和硬度。 ：4050%50kg力。一人直径1.25mm拉断 b：400mpa hbs ：170220高温下（800oc以上）：塑性极好，强度极低。应用：锻压。“趁热打铁”3 渗碳体（fe3c）形成：铁与碳生成的化合物特点：硬而脆、塑性极差作用：？(双重)4 珠光体（p）形成：fe3c与f片状交分布形成的层状结构。（示意图）特点：强度、硬度较高。塑性和韧性不高。 ：2030%50kg力。一人直径0.9mm拉断 b：770mpa hbs ：1805 莱氏体（ld）形成：由a与fe3c组成特点：类似于渗碳体根据钢的组织比较性能：10钢（f多87%+p）与45钢（f少42%+p） 10钢（f多87%+p）与20钢（f中等74%+p） 45钢（f+p）与t10a钢（p+fe3c） 第二节 铁碳相图如何才能知道钢中某种组织的含量？一 基本概念1 相图的作用了解合金的组织 指导热加工和选材例：仪表、汽车的外壳 选塑性好的材料 f含量多的钢。哪种钢？ 含碳量为0.45%的钢，造齿轮 锻造 塑性好 变成a或f 如何变？2 什么叫相图？表示合金的成分、温度与组织间的关系的图形。即某种组织在什么条件下（成分温度）才能存在？相图的表示方法：纵坐标、横坐标，类似于盐水的溶解度线。二 铁碳相图分析相图由相区构成，由实验得出，绘制在温度、成分图上。1 相区(1) 单相区：合金处于什么相区便是什么相。例：1200oc, wc为3.7%5.0%; 1400oc, wc为1.8% l相区例：1200oc, wc为0%1.7%; wc为1.0%, 温度为800 oc 1350 oc a相区例： 800 oc, wc为0%0.02% f相区 fe3c相区（一条竖直的线），表示含碳量刚好为6.69%时，温度1227oc以下时，合金为单相渗碳体。(2) 双相区夹在两个单相区中间的部分。有两个相共同存在 l+a a+f说明：双相区表示表示两相同时存在，当合金处于此区时，其组成为两相。浓度位于边界上。例： wc为1.0%(t10a), 1400oc, 相a（wc, 0.7%）,相l（wc, 1.8%）例： wc为0.2%(20), 800oc, 相f（wc, 0.2%）,相a（wc, 0.4%）其它双相区 l+fe3c a+fe3c f+fe3c问题：20钢（wc, 0.20%）常温下，t12钢（wc, 1.20%）800 oc下的相各是什么？含量各是多少？2 特性线 cd线：碳在l中的溶解度线；开始从l中结晶出fe3c es线：碳在a中的溶解度线; 开始从a中结晶出fe3c pq线：碳在f中的溶解度线; 开始从f中结晶出fe3c这表明，温度较低时（在1538oc以下），fe在l中的含量也是有限度的。铁本该凝固，碳的存在使得fe仍然可以是l相。碳越多，凝固点越低。 ac线：fe在l中的溶解度线；开始从l中结晶出fe(生成a) gs线：fe在a中的溶解度线；开始从a中结晶出fe(生成f)这表明，温度较低时（在912oc以下），fe在a中的含量也是有限度的。铁本该生成f，碳的存在使得fe仍然可以是a相。碳越多，转变温度越低。3 特性点略（在结晶分析中讲）三 结晶分析1 共析钢(含碳量刚好为0.77%)分析结晶过程: 在每一阶段相的组成是什么?发生了什么变化? 1点以上 相： l； 变化：无12 相： l+a； 变化：从l中结晶出a （fe饱和）此时a中的fe和c都达到饱和，同时析出f和fe3c。共析转变s点称作共析点2s 相： a； 变化：无s点 变化：a (f+fe3c）p片状交替分布，称作ps点以下： 组织：p 变化：略 提问：共析钢的室温平衡组织是什么？2 过共析钢3点以上，与共析钢相同34 相： a+ fe3c；变化：从a中析出fe3c。（c饱和）提示：此时a中的含c量如何变化？到达4点时a中的含碳量：4点： 变化：共析转变4点以下： 组织：p+ fe3c，变化：略提问：过共析钢的室温组织，两种组织含量的计算3 亚共析钢3点以上，与共析钢相同34 相： f+a；变化：从a中析出f （fe饱和）4点 变化：共析转变4点以下 组织：f+p，变化：略提问：过共析钢的室温组织，两种组织含量的计算四 总结：室温平衡组织与性能分析1 共析钢室温下的平衡组织：p2 亚共析钢室温下的平衡组织：f+p相对含量计算：结论：靠近p的钢，珠光体含量多，其它组织相对较少3 过共析钢室温下的平衡组织：p+ fe3c相对含量计算：结论：靠近p的钢，珠光体含量多，其它组织相对较少作业：p43 三（8、10）第三节 碳素钢提问：碳的质量分数对组织和性能的影响一 优质碳素结构钢（杂质较少）1 牌号及含碳量两位数（wc的万分数）08、10、20、30、40、452 各种优质碳素结构钢的性能及用途（结合含碳量和平衡组织讲）(1) 08f钢组织：f（90%）+p； 特点：塑性好，强度低用途：适用于冷冲压件。仪表、汽车、家电外壳。(2) 1020钢(渗碳钢)wc：0.100.25 组织： 10（f，87%）、20（f，74%）特点：冷塑性好，强度有所提高；焊接性好(高碳钢淬透性不好)。 用途：强度要求不高的零件（机罩，螺母）； 渗碳零件（凸轮，拖拉机主轴、齿轮）(3) 3055、41mn、50mn（调质钢）wc：0.30%0.50%(多数) 组织：30（f，61%）、55（f，29%） 特点：综合性能好用途：受力较复杂的零件 例：一般机床主轴、机床齿轮(4) 6585、60mn、65mn（弹簧钢）wc：0.50%0.90% 组织：65(f, 15%+p) 85(p,98%+fe3c) 特点：屈服点高；用途：弹簧3 常用优质碳素结构钢08f、20、45、65mn二 碳素工具钢1 特点：wc高，0.65%1.35% 硬度高用途：切削刀具优质2 牌号： t8a含碳量千分数t8（t8a）、t10（t10a）、t12（t12a）、t7（t7a）p,99% p,96% p,93% p,91%, f,9%三 杂质元素对钢的影响1 mn 有益（脱氧）清除feo ,降低脆性 与s生成mns，避免生成fes 固容强化2 si 有益（脱氧）清除feo ,降低脆性 固容强化3 p 一般有害应当严格控制降低塑性、韧性，并导致冷脆4 s