第三章-铁碳合金及碳钢剖析.ppt

1、第3章 铁碳合金及碳钢,第3章 铁碳合金及碳钢,第一节 铁碳合金的组织 第二节 铁碳合金相图 第三节 铁碳合金的分类 第四节 典型铁碳合金的结晶过程 第五节 碳素钢,第一节 铁碳合金的组织-铁素体,碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体, 用符号或F表示。,铁素体的胞晶 铁素体的显微组织,强度和硬度低，而塑性和韧性好。,第一节 铁碳合金的组织-奥氏体,碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体， 用符号或A表示。,奥氏体强度、硬度较低，塑性、韧性较高，适于锻压成形。,第一节 铁碳合金的组织-渗碳体,渗碳体是碳质量分数为6.69%的铁与碳的 金属化合物（Fe3C）。,Fe3C硬度很高而塑性和

2、韧性 几乎为零，脆性很大。,渗碳体的晶胞示意图,第一节 铁碳合金的组织-珠光体,珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，用符号P表示。,珠光体的强度较高、硬度适中，具备一定的塑性。,珠光体显微组织图,第一节 铁碳合金的组织-莱氏体,莱氏体是碳质量分数为4.3%的奥氏体和渗碳体 组成的两相机械混合物，用符号“Ld”表示 。,莱氏体的力学性能硬 度很高，塑性、韧性 很低 。,莱氏体显微组织,第二节 铁碳合金相图,铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或缓慢加 热的条件下，不同成分的铁碳合金的状态 或组织随温度变化的图形，是研究铁碳合 金的重要工具。,一、简化后的铁碳合金相图,二、FeFe3C相图中主要点的意义,A点

3、： 纯铁的熔点，1538。,D点： 渗碳体的熔点，1227。,G点： 铁的同素异构转变点 。,E点： 碳在-Fe中最大溶解度点。,P点： 碳在-Fe中最大溶解度点。,Q点： 室温下碳在-Fe中的溶解度,C点： 共晶点，共晶转变：,S点： 共析点，共析转变：,二、FeFe3C相图中主要点的意义,三、Fe-Fe3C相图中主要线的意义,ACD线：ACD线是液相线。 AECF线：AECF线是固相线。 GS线：也叫A3线，冷却时从奥氏体中析出 铁素体的开始线。,ES线：ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线,PQ线：PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线,ECF线：ECF线是共晶线,PSK线：PSK线是共析线,三、

4、Fe-Fe3C相图中主要线的意义,四、Fe-Fe3C相图中的相区,Fe-Fe3C相图中的四个单相区：,ACD线以上是液相区； AESG为奥氏体区（或A）； GPQG为铁素体区（或F）； DFKL为渗碳体区（Fe3C）。,Fe-Fe3C相图中的五个两相区 L+A两相区； L+ Fe3C两相区； A+ Fe3C两相区； A+F两相区及F+ Fe3C两相区。,四、Fe-Fe3C相图中的相区,第三节 铁碳合金的分类,工业纯铁（Wc0.0218%）,钢（Wc=0.0218%2.11%）,亚共析钢（Wc=0.0218%0.77%） 室温平衡组织为铁素体加珠光体。 共析钢（Wc=0.77%） 室温平衡组织为

5、珠光体。 过共析钢（Wc=0.77%2.11%） 室温平衡组织为珠光体加二次渗碳体。,铸铁（Wc=2.11%6.69%）,亚共晶白口铸铁（Wc=2.11%4.3%） 室温平衡组织为珠光体加二次渗碳体加低温莱氏体。 共晶白口铸铁（Wc=4.3%） 室温平衡组织为低温莱氏体。 过共晶白口铸铁（Wc=4.3%6.69%） 室温平衡组织为一次渗碳体加低温莱氏体。,第三节 铁碳合金的分类,第四节 典型铁碳合金的结晶过程,一、共析钢的结晶过程,共析钢显微组织图,二、亚共析钢的结晶过程,亚共析钢的显微组织图,三、过共析钢的结晶过程,过共析钢的显微组织图,四、共晶白口铸铁的结晶过程,五、亚共晶白口铸铁的结晶过

6、程,六、过共晶白口铸铁的结晶过程,七、含碳量与铁碳合金组织及性能的关系,铁碳合金碳质量分数与组织的关系,碳质量分数对力学性能的影响,在选材方面的应用,在铸造方面的应用,在可锻性方面的应用,在焊接方面的应用,铁碳合金相图的应用,第五节 碳素钢,碳质量分数大于0.0218%小于2.11%， 且不含有特意加入合金元素的铁碳合 金，称为碳素钢简称碳钢。,一、钢中杂质元素对钢性能的影响,硅(Si):有益元素，一般控制在0.17%0.37% 。 锰(Mn):有益元素，一般控制在0.25%0.80% 。,硫（S）:有害元素，引起热脆，一般钢中的硫质量分数不得超过0.05% 。 磷（P）:有害元素，引起冷脆，

7、一般钢中的磷质量分数不得超过0.04% 。,二、碳素钢的分类,按碳质量分数分类：,低碳钢 Wc0.25%。 中碳钢 Wc为0.25%0.60%。 高碳钢 Wc0.60%。,按质量分类 ：,普通碳素钢 WS 0.055%, WP 0.045%。 优质碳素钢 WS 0.045%, WP 0.040%。,高级优质碳素钢 WS 0.030%, WP 0.035%。,特级优质碳素钢 WS 0.025%, WP 0.030%。,二、碳素钢的分类,按用途分类：,碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程构件， 碳质量分数一般小于0.70%。 碳素工具钢：用于制造各种刀具、模具及量具等， 碳质量分数一般大于0.7

8、0%。,二、碳素钢的分类,按冶炼时脱氧程度分类：,沸腾钢 脱氧程度不完全的钢。 镇静钢 脱氧程度完全的钢。 半镇静钢 脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢。,二、碳素钢的分类,三、碳素钢的牌号及应用,普通碳素结构钢：,碳素结构钢的牌号顺序如图所示：,例如：Q235-AF,优质碳素结构钢：,优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。 这两位数字表示平均碳质量分数的万分之几。,如45号钢表示钢中平均碳质量分数为0.45%。,三、碳素钢的牌号及应用,碳素工具钢 ：,碳素工具钢是以汉字“碳”字拼音的首位字母“T” 为符号，后面的数字表示钢中碳质量分数的千分之 几。,如T13A表示平均碳质量分数为1.3%的高级优质碳 素工具钢。,三、碳素钢的牌号及应用,铸钢：,牌号组成是由