工程材料与热处理 第3章 二元相图及铁碳合金2解析.ppt

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。 第一节 Fe-Fe3C相图 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 1—2点：匀晶反应形成δ铁素体 2—3点：不发生组织转变3—4点：开始从δ铁素体中析出奥氏体，4点后全部转化为奥氏体4—5点：不发生组织转变5—6点：开始从奥氏体中析出铁素体，6点后全部转化为铁素体 6—7点：不发生组织转变 （一） 共析钢的结晶过程 (二) 亚共析钢的结晶过程 (三) 过共析钢的结晶过程 (四) 共晶白口铁的结晶过程 (五) 亚共晶白口铁结晶过程 (六) 过共晶白口铁结晶过程 第二节 含碳量对铁碳合金平衡组织 及性能的影响 随C%增加 , Fe3C%增加 其分布形式也发生变化 在 P中共析Fe3C分布在F基体上； 过共析钢中 Fe3CII以网状分布在原奥氏体晶界上； 在Ld’中共晶Fe3C作为基体。 二、 含碳量对机械性能的影响 F为基体 （钢）Fe3C为强化相 C%? 强度?。 含碳量大于0.9-1.0%后二次Fe3C以网状分布在晶界上， 显著降低钢的强度和韧性。 Fe3C作为基体（白口铁）显著降低塑性、韧性和强度，故白口铁又硬又脆极少直接使用。 三、含碳量对工艺性能的影响 (一) 对切削加工性能的影响 低碳钢F多易粘刀 影响表面粗糙度 高碳钢 Fe3C含量多硬度高 刀具易磨损，切削加工 性不好。 中碳钢F和Fe3C比例适当，硬度适中，切削加工性较好。 (二) 对可锻性的影响 钢加热到高温获得单相奥氏体，可锻性较好，而白 口铁以渗碳体为基体所以不可以锻造。 (三)对铸造性的影响 铸造性主要决定于液态金属的流动性，共晶成分可使合金在恒温下结晶，所以共晶合金铸造性能最好。 第三节 碳 钢 一、常存杂质元素的影响 主要有四种： 锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P) （一）锰 ：是有益元素。脱氧剂。 碳钢中含锰量通常 0.8% 。 锰具有较强脱氧能力。 能减轻硫的有害作用。 溶于铁素体，固溶强化。 增加珠光体使其变细提高强度。 （二）硅：是有益元素。脱氧剂。碳钢中含硅量通常 0.35% 。 其脱氧能力锰。 能溶于铁素体，固溶强化。 （三）硫：有害元素。产生热脆。含量必须严控。 S与Fe化合 成FeS与 ?-Fe 形成熔点为985 ℃的共晶体分布与奥氏体晶界上，热加工时造成晶界开裂，使钢变脆(热脆)。 （四）磷：有害元素。部分磷溶于铁素体，部分磷形成脆性很大的化合物Fe3P，在室温下钢的塑性和韧性急剧下降，而使钢变脆(冷脆)。因此钢中的磷含量必须严控。 1、普通碳素结构钢（GB700-88） 含碳量为0.06 – 0.38%。通常以热轧状态供应，一般不进行热处理主要用于建筑、桥梁、船舶、车辆等工程构件及普通机器零件。 编号：代表屈服强度的字母（Q）、屈服点数值（MPa）、 质量等级及脱氧方法。 “Q”为汉语拼音屈服强度的首位字母；A、B、C、D为质量等级，并逐级升高；F为沸腾钢，b为半镇静钢，Z为镇静钢，TZ为特殊镇静钢。按规定Z与TZ予以省略。 例：Q235-- A·F, 表示屈服点?s≥235MPa的A级、沸腾钢。 按屈服点数值（MPa）可分为5种牌号：Q195、Q215、Q235、 Q255、Q275。 Q195、Q215：含碳量低，强度较低，塑性好。主要用于制造强度要求不高的普通铆钉、螺钉、螺母、垫圈等。 Q235：强度与塑性居中，主要用于桥梁建筑等钢结构。也制造强度要求一般的普通零件，如螺钉、螺母、螺栓、销轴、拉杆等。 Q255、Q275：含碳量较高，强度较高，可用于制造强度要求高一些的普通零件，如农业机械零件中的转轴、挂钩、摇杆等。还常轧制成各种农业机械用的型钢和异型钢。 2、优质碳素结构钢（GB699-88） 这类钢同时保证化学成分和机械性能。S、P含量均≤0.040%。 1）正常含锰量的优质碳素结构钢 2）较高含锰量的优质碳