工程材料第三章-(三,四)

第三章二元相图与铁碳合金-2,在自然界中铁的储藏量丰富又集中，并且易于开采和生产。铁碳合金是以铁为主，加入少量碳而形成的合金，具有多种相结构和组织，因而铁碳合金的性能变化范围很宽。再加上其价格较低，易于加工等优点，所以铁碳合金在现代工农业生产及人们的日常生活中得到了广泛的应用，学会分析和掌握铁碳合金是学习钢铁材料的基础。,铁碳合金相图是研究平衡条件下铁碳合金的成分、温度和组成相之间的关系及其变化规律的图形。铁碳合金相图具有实用价值的只是铁与渗碳体组成的这一部分。本章以Fe-Fe3C相图为工具来研究铁碳合金，并学习有关碳钢的基本知识。,第一节Fe-Fe3C相图,一、Fe-Fe3C相图中的组元,常压下，熔点1538，在相图中用A表示，固态下铁的同素异构转变式：,（一）铁,LFeFeFe,1394,912,体心立方,体心立方,面心立方,铁具有同素异构转变的特性是钢铁在热处理后获得多种多样结构、组织与性能的理论依据。,液相,1538,机械性能:抗拉强度b=180-230MN/m2屈服强度0.2=100-170MN/m2伸长率=30-50%硬度HB=50-80,工业纯铁中常含有727)存在的相，其强度硬度不高，塑性很好所以钢材热压力加工在奥氏体状态下进行。,铁素体：,相图中GPQG区为铁素体单相区。,（二）奥氏体,相图中EJNGSE为奥氏体单相区,（三）高温铁素体,高温铁素体：,碳在Fe中形成的间隙式固溶体。(用表示),晶体结构：体心立方。最大溶碳量为0.09%C,相图中AHNA区为高温铁素体单相区。,（四）渗碳体（Fe3C）,渗碳体既是组元又是合金的组成相，相图中的DFKL可视为渗碳体的“单相区”，(用Cm表示)。,（五）液相,在液相线ABCD以上区域铁和碳所形成的均匀液体，(用L表示)。,三、FeFe3C相图分析,（一）图中的点,Q,(二)图中的线,液相线：ABCD,固相线：AHJECF,三条水平线：包晶线LB+HAJ(HJB)共晶线LcAE+Fe3C(ECF)共析线AsFP+Fe3C(PSK)A1三条特性线：ES线碳在A中的固溶线AcmPQ线碳在F中的固溶线GS线A开始析出F的转变线A3,Q,（三）图中的面相区,5个单相区：、A、F、L、Fe3C,7个两相区：,L+,+A,L+A、,L+Fe3C、,A+Fe3C、,A+F、,F+Fe3C,四、典型合金的平衡结晶过程,由铁碳相图，可按含碳量和组织不同分成三类,亚共晶白口铁4.3%C,(1)工业纯铁（0.60%时Mn%=0.9-1.2%,牌号为在两位含碳量数字后附以汉字“锰”或化学符号Mn。例如：20Mn表示平均含碳量为0.2%，含锰量为0.71.0%。65Mn表示平均含碳量为0.65%，含锰量为0.9-1.2%。优质碳素结构钢主要用于制造机械零件，故又称为机械零件用钢。08-25钢：属于低碳钢，其强度较低，塑性很好，冲压、焊接性能良好，常用做冲压件、焊接件、渗碳件等。35-50钢：属于中碳钢，其强度较高，塑性、韧性较好，经调质后具有优良的综合机械性能。常用来制造各种机械结构件，如齿轮、连杆、轴类等零件。60-70（乃至75、80、85）钢：属于高碳钢，其强度、硬度高，经热处理后具有较高的弹性和韧性，常用来制造弹簧、钢丝绳、车轮、钢轨等,牌号为在“碳”或“T”字的后面附以数字来表示，数字表示钢的平均含碳量，但以0.10%含碳量为单位。若为高级优质碳素工具钢，则在钢号末端附以“高”或“A”字。例如：T8、T12分别表示平均含碳量为0.80%和1.20%的碳素工具钢。而T12A表示平均含碳量为1.20%的高级优质碳素工具钢。,碳素工具钢用于制造各种刃具、模具、量具等。,4、碳素铸钢（GB1135289）铸造碳素钢的含碳量在0.2-0.6%范围，硫、磷含量较高，其铸造性不如铸铁，易于形成偏析等缺陷，需热处理后使用。其牌号冠以“ZG”后面两组数字，第一组代表最低屈服强度；第二组数代