材料学第五章铁钛合金

金属学与热处理 2 第五章铁碳合金 3 3 重结晶 固态下的相变过程 固态相变 纯铁的同素异构转变 铁的同素异构转变 5 1铁碳合金的相结构与性能 5 5 定义 碳溶于 Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构 bcc最大溶解度 0 02 727 机械性能 b 180 230MPa 0 2 100 170MPaHBS 50 80 30 50 70 80 ak 160 200J cm 铁素体 碳溶于 Fe中所形成的间隙固溶体 最大溶解度 0 09 1495 1 铁素体 F或 6 6 定义 碳溶于 Fe中所形成的间隙固溶体 高温组织 晶格结构 fcc最大溶解度 2 11 1148 机械性能 b 400MPaHBS 170 220 40 50 高塑性 无磁 2 奥氏体 A或 7 7 定义 Fe与C所形成的间隙化合物Fe3C 平均含碳量 6 69 机械性能 HBS 800 0ak 0J cm硬度很高脆性大塑韧性极低 3 渗碳体 8 同样含有铁碳合金 为什么高速钢钻头比铁丝坚硬 高速钢钻头 铁丝 思考 9 9 五个单相区 三个重要点 三条水平线 1 相图中点 线 面及其意义 5 2铁碳合金相图 10 11 11 2相图中的特性点 J为包晶点 1495 时 B点成分的L与H点成分的 发生包晶反应 生成J点成分的 C点为共晶点1148 时 C点成分的L发生共晶反应 生成E点成分的 和Fe3C 莱氏体 S点为共析点727 时 S点成分的 发生共析反应 生成P点成分的 和Fe3C P 12 碳在A中的最大溶解度 碳在A中的最大溶解度 图中以相组成表示的铁碳相图表中铁碳合金相图中的特性点 13 13 包晶反应 L 共晶反应 L Ld FeC3 共析反应 P FeC3 3三条水平线 14 包晶转变 在1495 的恒温下 成分为B点 WC 0 53 的液相与成分为H点 WC 0 09 铁素体发生包晶反应 生成成分为J点 WC 0 17 的奥氏体 HJB包晶线 4 包晶 共晶 共析转变 15 共晶转变 在1148 的恒温下 成分为C点 WC 4 3 的液相转为成分为E点 WC 2 11 的奥氏体和渗碳体的混合物 AE Fe3C叫做莱氏体 以Ld表示 ECF共晶线 16 16 定义 A与Fe3C所形成的机械混合物 平均含碳量 4 3 性能组织 硬而脆 莱氏体 Ld 17 共析转变 在727 的恒温下 由成分为S点 WC 0 77 的奥氏体转变为成分为P点 WC 0 0218 的铁素体和渗碳体的混合物 此种转变产物即为珠光体 用P表示 PSK线称为共析线 也叫A1线 PSK共析线 18 18 定义 F与Fe3C所形成的机械混合物 平均含碳量 0 77 性能组织 b 750MPaHBS 180 20 25 ak 30 40J cm 珠光体 P 19 ES线 C在奥氏体中的溶解度曲线 也叫Acm线 GS线 冷却时 从奥氏体中析出铁素体的开始线或加热时 铁素体溶入奥氏体的终了线 称A3线 PQ线 C在铁素体中的溶解度曲线 冷却时碰到PQ线 从 中将析出Fe3C 称为三次渗碳体 Fe3C 5 三条曲线 20 2 11 4 3 6 69 0 77 0 02 工业纯铁 共析钢 亚共析钢 过共析钢 亚共晶白口铁 过共晶白口铁 共晶白口铁 6 铁碳合金分类及平衡结晶过程 21 21 1 1 工业纯铁平衡结晶过程 冷却过程中匀晶反应 L相 相 相 相 相中沿晶界析出片状Fe3C 22 22 单相液体的冷却 匀晶反应L相中析出 相 奥氏体A 单相固溶体的冷却 相发生共析反应生成珠光体P 2 共析钢平衡结晶过程 23 室温组织 室温组织 P Fe3C C 24 共析温度下共析组织中两相的相对量 25 25 L相冷却 L相 相 L相 相 相 并且L相有剩余 剩余L相 相 单相的冷却 相 相 但 相有剩余 共析反应 剩余 相 P Fe3C 存在先析 相 3 亚共析钢平衡结晶过程 26 计算0 40 C钢的相对量 1 组织组成物 2 相组成物 27 27 单相液体的冷却 L相 相 单相固溶体 奥氏体 的冷却 相中析出二次渗碳体 Fe3C 共析转变 相 Fe3C 存在Fe3C 4 过共析钢平衡结晶过程 28 共析温度下相对量的计算 29 个人作业 分析含碳量为0 40 的铁碳合金从液态冷至室温时的结晶过程和室温组织 30 个人作业 某工厂仓库中积压了许多碳钢 退火态 由于钢材混杂 不知道钢的化学成分 现找出一根 经金相分析后 发现其组织为P F 其中F占80 问此钢的含碳量大约为多少 31 31 单相液体的冷却 共晶反应 L Ld Fe3C 共晶中的 相不断析出Fe3C 不可见 共析反应 Ld Fe3C Ld P Fe3C 5 共晶白口铁平衡结晶过程 32 32 单相液体的冷却 共晶反应 剩余L Ld Fe3C 先共晶 相不断析出Fe3C 共晶 相析出Fe3C 不可见 共析反应 Ld Fe3C Ld P Fe3C 先共晶 相 P 匀晶反应 L 相 室温组织 Ld P Fe3C P 6 亚共晶白口铁平衡结晶过程 33 33 单相液体的冷却 共晶反应 剩余L Ld Fe3C 共晶 相析出Fe3C 不可见 共析反应 Ld Fe3C Ld P Fe3C 匀晶反应 L Fe3C相 室温组织 Ld P Fe3C Fe3C 7 过共晶白口铁平衡结晶过程 5 3碳钢 1 常存杂质元素对碳钢性能的影响 锰 炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中 含量通常为0 25 0 8 一般认为锰在钢中是有益元素 硅 作为脱氧剂 硅铁 加入钢液中 作为杂质通常含量 0 35 是有益元素 硫 炼钢时由矿石和燃料带到钢中 易与铁形成FeS 易引起 热脆 有害元素 磷 炼钢时由原料生铁带入钢中 易引起 冷脆 破坏焊接性能有害元素 易与硫形成MnS 间接消除硫的有害作用 35 1 按化学成分 碳素钢 合金钢 低碳钢 wc 0 25 中碳钢 wc 0 25 0 60 高碳钢 wc 0 60 低合金钢 wme 5 中合金钢 wme 5 10 高合金钢 wme 10 2 碳钢分类 36 2 按质量 P S含量 37 3 按用途 特殊用途钢 结构钢 工具钢 碳素结构钢 低合金高强度结构钢 渗碳钢 调质钢 滚动轴承钢 弹簧钢 刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 38 3 钢的牌号和用途 编号原则 汉语拼音字母 化学元素符号 数字 1 普通碳素结构钢 Q A B C D F b 屈服强度值 屈服强度代号 质量等级 脱氧方式 用途 铆钉 钢筋 型钢 桥梁 建筑等 热处理 热轧空冷 组织 S F 39 多边型角钢 螺钉 钢筋 螺纹钢 40 2 优质碳素结构钢 F Mn含量高时 Mn 用途 较重要的零件 如齿轮 轴 连杆 弹簧等 热处理 淬火 回火 表面热处理等 41 螺栓 齿轮 曲轴 弹簧 42 3 碳素工具钢 T 数字 A Mn含量高时 T 数字 Mn 用途 冲头 凿子 钻头 锉刀 量规等 热处理 淬火 低温回火 组织 回火M 粒状Fe3C A 43 锉刀 量规 钻头 44 小结 1 名