含碳量对组织和性能的影响ppt课件VIP

1,.,2,.,3,.,4.4含碳量对铁碳合金组组织和性能的影响,4,.,含碳量与Fe-Fe3C合金相组成物相对量、组织组成物相对量的关系,5,.,含碳量对碳钢机械性能的影响,在C%1%后，随含碳量的增加，钢的硬度增加，但强度、塑性、韧性降低这是因为Fe3C成连续网状分布，进一步破坏了铁素体基体之间的连接作用所造成。,6,.,碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)通常被称为钢铁材料的五大元素。C，Si，Mn对钢铁材料是有益的，称为合金元素；P和S则是有害元素，称为杂质元素。N、H、O等元素的影响。,4.5钢中的杂质元素及钢锭组织,（1）合金元素与杂质元素,7,.,锰在钢中的存在也属于有益元素，它与氧有较强的亲合力，具有较好的脱氧能力，在炼钢时作为脱氧剂加入。另外锰与硫的亲合力很强，在钢液中与硫形成MnS，起到去硫作用，大大的消除了硫的有害影响。钢中的含锰量一般为0.250.80%，它一部分溶入铁素体起到固溶强化作用，提高铁素体的强度，锰还可溶入渗碳体形成合金渗碳体（Fe，Mn）3C，使钢具有较高的强度；另一部分锰与硫形成MnS，与氧形成MnO，这些非金属夹杂物大部分进入炉渣。,（1）锰的影响,8,.,硅在钢中的存在属于有益元素，由于它与氧有很大的亲合力，具有很好地脱氧能力。在炼钢时作为脱氧剂加入，Si+2FeO=2Fe+SiO2，硅与氧化铁反应生成二氧化硅（SiO2）非金属夹杂物，一般大部分进入炉渣，消除了FeO的有害作用。但如果它以夹杂物形式存在于钢中，将影响钢的性能。碳钢中的含硅量一般Si%0.4%，它大部分溶入铁素体，起固溶强化作用，提高铁素体的强度，而使钢具有较高的强度。,（2）硅的影响,9,.,（3）硫的影响,10,.,硫在钢中是有害的杂质。液态时Fe、S能够互溶，固态时Fe几乎不溶解硫，而与硫形成熔点为1190的化合物FeS。形成的共晶体（-Fe+FeS）以离异共晶形式分布在-Fe晶界处。若将含有硫化铁共晶体的钢加热到轧制、锻造温度时，共晶体熔化，进行轧制或锻造时，钢将沿晶界开裂，这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。,11,.,（4）磷的影响,12,.,磷在钢中的存在一般属于有害元素。在1049时，磷在Fe中的最大溶解度可达2.55%，在室温时溶解度仍在1%左右，因此磷具有较高的固溶强化作用，使钢的强度、硬度显著提高，但也使钢的塑性，韧性剧烈降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧升高，这种现象称为冷脆。,13,.,（5）氮的影响,Fe-N相图,14,.,氮在钢中的存在一般认为是有害元素。N在中的最大溶解度在650为2.8%N，在中的最大溶解度在590约为0.1%N,而在室温时的溶解度很小低于0.001%N，因此将钢由高温快速冷却后，可得到溶氮过饱和的铁素体。这种溶氮过饱和的铁素体是不稳定的，在室温长时间放置时N将以Fe4N的形式析出，使钢的强度、硬度升高，塑性、韧性降低，这种现象称为时效硬化。为了减轻氮的有害作用，就必须减少钢中的含氮量或加入Al、V、Nb、Ti等元素，使它们优先形成稳定的氮化物，以减小氮所造成的时效敏感性。,15,.,（6）氢的影响,氢在钢中的存在也是有害元素，它是由潮湿的炼钢原料和炉气而进入钢中的。氢在钢中的溶解度甚微，但严重的影响钢的性能，氢溶入铁中形成间隙固溶体，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，这种现象称为氢脆。含有较多氢的钢，在加热热轧时溶入，冷却时溶解度降低，析出的氢结合成氢分子，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，加上热轧时产生的内应力，当它们的综合作用力大于钢的时，在钢中就会产生许多微细裂纹如头发丝一样，也称发裂，这种组织缺陷称为白点。,16,.,（7）氧的影响,氧在钢中的存在也是有害元素，由于炼钢是一个氧化过程，氧在钢液中起到去除杂质的积极作用，但在随后的脱氧过程中不能完全将它除净，氧在钢中的溶解度很小，在700时为0.008%，在500时在铁素体中的溶解度1，则k0愈大），则凝固时偏析愈大，产生的枝晶脖颈很细，更易脱离成为中心等轴晶区的籽晶。,46,.,Al-Cu合金铸件中的枝晶偏析,47,.,48,.,本节要点,概念：细晶区、等轴晶、柱状晶、偏析、宏观偏析、微观偏析、正偏析、反偏析、比重偏析、显微偏析、胞状偏析、枝晶偏析、晶界偏析、缩孔、疏松合金元素与杂质元素碳钢组织和性能的影响