工程材料 第四章 铁碳合金ppt课件

1、第四章第四章 铁碳合金铁碳合金第一节第一节 纯铁、铁碳合金的组织构造及其性能纯铁、铁碳合金的组织构造及其性能同素异构转变同素异构转变金属在固态下随温度的改动，由一种晶格金属在固态下随温度的改动，由一种晶格 转变为另一种晶格的景象。转变为另一种晶格的景象。同素异晶体同素异晶体以不同晶体构造存在的同一种金属的晶体。以不同晶体构造存在的同一种金属的晶体。 Fe Fe Fe体心立方体心立方面心立方面心立方体心立方体心立方C1394 C912相图分析：重要的点和线相图分析：重要的点和线重要的点重要的点J、C、S第二节第二节 铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析一、钢和白口铸铁结晶过程分析及组成物计算一、钢和

2、白口铸铁结晶过程分析及组成物计算室温室温AAAAA+Fe3C+LdP P+Fe3C+LdL+Fe3CJ点为包晶点点为包晶点 ， 反响式：反响式：JCHBAL1495C点为共晶点点为共晶点 ，反响式：，反响式：S点为共析点点为共析点 ，反响式：，反响式：共析渗碳体）(CFeFAPCS3727 共晶渗碳体）(CFeALECC31148重要的线：重要的线：ABCD液相线；液相线； AHJECF固相线；固相线； 程度线程度线HJB包晶线；程度线包晶线；程度线ECF共晶线；共晶线；程度线程度线PSK 共析反响线共析反响线A1 线；线；1、共析钢：相组成物为：铁素体、共析钢：相组成物为：铁素体F和渗碳体和

3、渗碳体Fe3C相图分析：相图分析：相对分量为：相对分量为：%.88100696770696FQ%128813CFeQ2、亚共析钢：、亚共析钢： 0.0218% C 0.77% 组织组成物为：珠光体组织组成物为：珠光体P相组成物为：铁素体相组成物为：铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3C含碳量为含碳量为C=0.4%它们的相对分量为：它们的相对分量为：%.9410069640696FQ%69413CFeQ组织组成物为：组织组成物为： F和和P它们的相对分量为：它们的相对分量为：%49511FQ%.5110002077002040PQ相组成物为：铁素体相组成物为：铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3CC=1.2

4、%它们的相对分量为：它们的相对分量为：%.8210069621696FQ组织组成物为：组织组成物为： Fe3C和和P它们的相对分量为：它们的相对分量为：%188213CFeQ%.7100770696770213CFeQ%9371PQ组织组成物为：组织组成物为：33dLPFe CFe C相组成物为：相组成物为： 铁素体铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3C相组成物为：相组成物为： 铁素体铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3C组织组成物为：组织组成物为：P、 和和CFe3dL相组成物为：相组成物为： 铁素体铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3C组织组成物为：组织组成物为： 和和CFe3dL留意：工业纯铁的室温平衡组

5、织为留意：工业纯铁的室温平衡组织为F，由于其强度低、硬，由于其强度低、硬 度低，不宜作构造资料。度低，不宜作构造资料。三、三、FeFe3C相图的运用相图的运用1在钢铁资料选用方面的运用在钢铁资料选用方面的运用1、建筑构造和各种型钢需用塑性、韧性好的资料、建筑构造和各种型钢需用塑性、韧性好的资料碳质碳质 量分数较低的钢材量分数较低的钢材2、各种机械零件需求强度、塑性及韧性都较好的资料、各种机械零件需求强度、塑性及韧性都较好的资料 碳质量分数适中的中碳的钢材碳质量分数适中的中碳的钢材3、各种工具要用硬度高和耐磨性好的资料、各种工具要用硬度高和耐磨性好的资料碳质量分数碳质量分数 高的钢材高的钢材4、

6、纯铁的强度低，不宜用作构造资料，但由于其导磁率、纯铁的强度低，不宜用作构造资料，但由于其导磁率 高，可作软磁资料运用高，可作软磁资料运用电磁铁的铁芯电磁铁的铁芯.5、白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻、白口铸铁硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好、铸造性能优良，适用于作要求耐磨、造，但其耐磨性好、铸造性能优良，适用于作要求耐磨、不受冲击、外形复杂的铸件不受冲击、外形复杂的铸件拔丝模、冷轧辊、货车轮、拔丝模、冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。犁铧、球磨机的磨球等。2在铸造工艺方面的运用在铸造工艺方面的运用根据相图可以确定：根据相图可以确定：1、合金的浇注温度普通

7、在液相线以上、合金的浇注温度普通在液相线以上2、纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好、纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好3在热处置工艺方面的运用在热处置工艺方面的运用一些热处置工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是根据一些热处置工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是根据相图确定的。相图确定的。在运用此相图时应留意以下两点：在运用此相图时应留意以下两点：1此相图只反映铁碳二元合金中相的平衡形状，如含此相图只反映铁碳二元合金中相的平衡形状，如含 其它元素，相图将发生变化。其它元素，相图将发生变化。2此相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的形状，此相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的形状， 假设冷却或加热速度较

8、快时，其组织转变就不能只假设冷却或加热速度较快时，其组织转变就不能只用用 相图来分析了。相图来分析了。 第三节第三节 碳钢碳钢一、钢中常存杂质元素的影响一、钢中常存杂质元素的影响1锰的影响锰的影响 在钢中它是一种有益元素，在碳钢中含锰量通常在钢中它是一种有益元素，在碳钢中含锰量通常 0.80%；在含锰合金钢中，含锰量控制在；在含锰合金钢中，含锰量控制在1.01.2%范围。范围。作用：作用：1、大部分锰溶于、大部分锰溶于F中，构成置换固溶体，并使中，构成置换固溶体，并使F强强 化；化；2、一部分那么溶于渗碳体中，构成合金渗碳体，提高钢、一部分那么溶于渗碳体中，构成合金渗碳体，提高钢的的 强度；强

9、度；3、锰能添加珠光体相对量，并使珠光体变细，提高钢的、锰能添加珠光体相对量，并使珠光体变细，提高钢的 强度；强度；4、锰与硫化合成、锰与硫化合成MnS，能减轻硫的有害作用。，能减轻硫的有害作用。2硅的影响硅的影响 在钢中它是一种有益元素，在碳钢中含硅量通常在钢中它是一种有益元素，在碳钢中含硅量通常 0.35%；它能溶于；它能溶于F中，使中，使F强化，从而使钢的强度、硬强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。度、弹性提高，而塑性、韧性降低。3硫的影响硫的影响 硫在钢中是有害杂质，它不溶于铁，而以硫在钢中是有害杂质，它不溶于铁，而以FeS方式存在，方式存在，会使钢产生热脆性。会使

10、钢产生热脆性。4磷的影响磷的影响 磷在钢中是有害杂质，它磷在钢中是有害杂质，它 全部溶于铁素体中，虽可使全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢产生冷脆性。韧性急剧降低，并使钢产生冷脆性。一碳钢的分类一碳钢的分类1、按钢的含碳量分类、按钢的含碳量分类低碳钢低碳钢0.25%高碳钢高碳钢0.60%中碳钢中碳钢0.300.55%2、按钢的质量分类、按钢的质量分类普通碳素钢普通碳素钢S、P分别分别 0.55%和和0.45%高级优质碳素钢高级优质碳素钢S、P含量分别含量分别 0.030%和和0.035

11、%优质碳素钢优质碳素钢S、P含量均应含量均应 0.040%3、按用途分类、按用途分类1碳素构造钢碳素构造钢主要用于制造各种工程构件桥梁、主要用于制造各种工程构件桥梁、 船舶、建筑等和机器零件齿轮、轴、螺钉、螺船舶、建筑等和机器零件齿轮、轴、螺钉、螺 母、曲轴、连杆等，这类钢普通属于低碳和中碳母、曲轴、连杆等，这类钢普通属于低碳和中碳 钢。钢。2碳素工具钢碳素工具钢主要用于制造各种刀具、量具、模具。主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢普通属于高碳钢这类钢普通属于高碳钢(含碳量在含碳量在0.65%1.35%之间之间).4.按冶炼时脱氧程度不同分类沸腾钢不脱氧气的钢镇静钢为完全脱氧钢半镇静钢为半

12、脱氧钢二碳钢的编号和用途二碳钢的编号和用途1甲类钢甲类钢按保证机械性能供应按保证机械性能供应 其钢号以其钢号以“甲或甲或“A字加上阿拉伯数字表示，共有字加上阿拉伯数字表示，共有7级即级即A1、A2、A3 A7或甲或甲1、甲、甲2、甲、甲3、甲甲7，数字愈大的甲类钢，其屈服强度和抗拉强度愈大，但延伸数字愈大的甲类钢，其屈服强度和抗拉强度愈大，但延伸率却小。率却小。甲类钢的运用范围：甲类钢的运用范围：A1、A2、A3钢塑性较高，有一定强度，通常轧制成薄板、钢塑性较高，有一定强度，通常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等钢筋、焊接钢管等 用于桥用于桥 梁、建筑等钢构造，也用于制梁、建筑等钢构造，也用于制造普

13、通的铆钉、螺钉、地脚螺丝、轴套、联片、销轴等。造普通的铆钉、螺钉、地脚螺丝、轴套、联片、销轴等。A4、A5钢强度较高，用于制造轧制成钢构造用的各种型钢强度较高，用于制造轧制成钢构造用的各种型条钢和钢板，以及农业机械用型钢和异型钢。条钢和钢板，以及农业机械用型钢和异型钢。A6、A7钢的强度更高，可用于制造工具轧辊和农业机械钢的强度更高，可用于制造工具轧辊和农业机械零件，如割草机和拔麻机的轴等。零件，如割草机和拔麻机的轴等。1、普通碳素构造钢、普通碳素构造钢 由于甲类钢只保证机械性能而不保证化学成分，因此由于甲类钢只保证机械性能而不保证化学成分，因此热处置有困难。普通情况，都不经热处置而在供应形状

14、下热处置有困难。普通情况，都不经热处置而在供应形状下直接运用。直接运用。2已类钢已类钢按保证化学成分供应按保证化学成分供应 其钢号以其钢号以“已或已或“B字加上阿拉伯数字表示，共有字加上阿拉伯数字表示，共有7级即级即B1、B2、B3 、 B7或已或已1、已、已2、已、已3、 已已7，数字愈大的已类钢，其含碳量愈高。，数字愈大的已类钢，其含碳量愈高。 已类钢的用途与一样序号的甲类刚一样，由于它的化已类钢的用途与一样序号的甲类刚一样，由于它的化学成分是知的，因此它可以经过适当的热处置提高其性能。学成分是知的，因此它可以经过适当的热处置提高其性能。3特类钢特类钢根据用户提出要求供应的，其钢号以根据用

15、户提出要求供应的，其钢号以“C字加上阿拉伯序数表示。它即保字加上阿拉伯序数表示。它即保 证化学成分又保证机证化学成分又保证机械性能。但实践上很少见到这类钢。械性能。但实践上很少见到这类钢。关于普碳钢的编号，关于普碳钢的编号， 例如：例如： A3表示甲类平炉表示甲类平炉3号普通碳素构造钢。号普通碳素构造钢。CY3表示特类氧气转炉表示特类氧气转炉3号普通碳素构造钢。号普通碳素构造钢。BJ2表示已类碱性转炉表示已类碱性转炉2号普通碳素构造钢。号普通碳素构造钢。2、优质碳素构造钢、优质碳素构造钢同时保证钢的化学成分和机械性能同时保证钢的化学成分和机械性能 这类钢含这类钢含S、P量较少量较少 0.04%

16、，纯真度、均匀性，纯真度、均匀性及外表质量都比较好。因此这类钢的塑性和韧性都比好。及外表质量都比较好。因此这类钢的塑性和韧性都比好。根据化学成分不同，优质碳素构造钢又分为普通含锰量根据化学成分不同，优质碳素构造钢又分为普通含锰量钢和较高含锰量钢两类。钢和较高含锰量钢两类。优质碳素构造钢的表示方法：优质碳素构造钢的表示方法：1正常含锰量的优质碳素构造钢：对于正常含锰量的优质碳素构造钢：对于C 0.25%的的碳素构造钢，为含锰碳素构造钢，为含锰0.350.65%；而对于；而对于C0.25%的碳的碳素构造钢，为含锰素构造钢，为含锰0.500.80%。这类钢的平均含碳量用两位数字来表示，以这类钢的平均

17、含碳量用两位数字来表示，以0.01%为单位。为单位。例如：钢号例如：钢号45，表示含碳量为，表示含碳量为0.45%的优质碳素构造钢。的优质碳素构造钢。2较高含锰量的优质碳素构造钢较高含锰量的优质碳素构造钢 ：对于：对于0.150.60%的的碳素构造钢，为含锰碳素构造钢，为含锰0.70 1.0%；而含碳量；而含碳量0.60%的碳素的碳素构造钢，为含锰构造钢，为含锰0.91.2%。表示方法：在表示含碳量的两为数字后面附以汉字表示方法：在表示含碳量的两为数字后面附以汉字“锰锰 或化学符号或化学符号“Mn。例如：钢号例如：钢号20Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.20%，含锰量为，含锰量为0.7

18、1.0%的优质碳素构造钢。的优质碳素构造钢。优质碳素构造钢主要用于制造机械零件。优质碳素构造钢主要用于制造机械零件。优质碳素构造钢的化学成分和机械性能见表优质碳素构造钢的化学成分和机械性能见表4-7。3、碳素工具钢、碳素工具钢它的编号原那么是在它的编号原那么是在“碳或碳或“T字的后面附以数字来字的后面附以数字来表示，数字表示钢中的平均含碳量，以表示，数字表示钢中的平均含碳量，以0.10%为单位。为单位。三、碳素构造钢普通碳素构造钢优质碳素构造钢其他公用碳素构造钢Q235-AF60Mn易切削构造钢锅炉用钢普通碳素构造钢的牌号由钢的屈服强度“屈Q，屈服强度 ，质量等级A、B、C、D和脱氧方法F沸腾钢、Z镇静钢、b半镇静钢NoImages例：Q235-B b表示 235MPa，质量等级B级，半镇静钢脱氧程度的普通碳素构造钢。()s作业：作业：1、对某退火碳素钢进展显微分析，其室温下组织组成物、对某退火碳素钢进展显微分析，其室温下组织组成物 为珠光体和二次渗碳体网，其中珠光体约占为珠光体和二次渗碳体网，其中珠光体约占93%，问此碳钢的含碳量大约是多少？相当于什么钢号？问此碳钢的含碳量大约是多少？相当于什么钢号？2、某工厂仓库积压了许多碳钢退火态，由于管理、某工厂仓库积压了许多碳钢退火态，由于管理不当，不知道是什么钢号，现对其进展金相检验，察看不当，不知道是什么钢号，现对其进展金相检验，