04第四章铁碳合金(NXPowerLite)概论.ppt

思考题：根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因: （1）含碳量为1.0% 的钢比含碳量为0.5% 的钢硬度高; （2）低温莱氏体的塑性比珠光体的塑性差; （3）在1100℃ , 含碳0.4%的钢能进行锻造, 含碳4.0%的生铁不能锻造; （4）钢锭在950～1100℃正常温度下轧制, 有时会造成锭坯开裂; （5）一般要把钢材加热到高温(约1000～1250℃)下进行热轧或锻造; （6）钢铆钉一般用低碳钢制成; （7）绑扎物件一般用铁丝( 镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物却用60,65,70,75等钢制成的钢丝绳; （8）钳工锯T8,T10,T12等钢料时比锯10,20钢费力,锯条易磨钝; * 二、焊接方面 焊接时从焊缝到母材各区域的加热温度是不同的，可根据铁碳合金相图分析，可选用低碳钢作为焊接接头。 三、铸造方面 铸造生产中, 合理地确定浇注温度对产品的质量起着重要的作用。浇注温度过高, 会使液态金属的吸气量和总收缩量增大, 易在铸件中形成气孔、缩孔等缺陷; 浇注温度过低, 会使液态金属流动性变差, 在浇注中容易产生冷隔和浇不足等缺陷。根据Fe-Fe3C相图可以合理地确定浇注温度一般定为液相线以上50～100℃。 四、锻造方面 铸钢件存在不可避免的组织缺陷(缩孔、疏松、气孔等),零件若直接用金属切削加工制造,会存在金属纤维被切断,这些都导致机械性能不高,因此工程上一些重要的零件都要求用锻件。 钢材锻造时,需要把钢加热到一定的温度范围内进行,即确定钢的始锻温度(开始锻造的温度)和终锻温度(停止锻造的温度)。我们知道,奥氏体的塑性较好,随温度升高奥氏体的变形抗力也不断减小,因此必须把钢加热到Fe-Fe3C相图奥氏体单相区中的适当的温度范围。 其选择原则是始锻温度不能过高,过高会使金属产生过烧或熔化的现象。 碳素钢的始锻温度通常定为固相线以下200℃左右。而终锻温度不能过低,过低会使金属的塑性显著降低, 这样锻造时易形成锻造裂纹。碳素钢的终锻温度应在GS E线附近,一般定为800℃左右,如图所示。 五、热处理方面 根据铁碳合金相图拟订淬火、退火、正火等各种热处理加热规范，有着特别重要的意义。 第五节????碳素钢 1、Mn: ?0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。 一、杂质元素对性能的影响 钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱氧残留的元素。 含碳量在0.0218%~2.11%之间且不含有特意加 入合金元素的铁碳合金称为碳素钢。 ① 强化铁素体； ② 增加钢液流动性。 3、S：是有害元素。 常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上形成低熔点共晶(985℃)，热加工时(1150~1200℃)，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。 钢中的硫应控制在0.045%以下。 2、Si：?0.5%时为杂质，是有益元素。作用为： 合金晶界的低熔点硫化物共晶 Mn可消除硫的有害作用, FeS + Mn → Fe + MnS， MnS熔点高(1600℃)。 4、P：也是有害元素。 能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。 P一般控制在0.045%以下。 钢中的MnS夹杂 比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中 5、气体元素 ① N：室温下N在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和N在常温放置过程中以FeN、Fe4N形式析出使钢变脆, 称时效脆化。 加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除时效倾向。 ② O：氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。 钢中TiN夹杂 钢中氧化物夹杂 ③ H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。 钢中白点 钢的氢脆断口 二、碳素钢的分类 1、按化学成分分 中碳钢 0.25~0.6%C 高碳钢 ?0.6%C 低碳钢 ?0.25%C 碳素钢 钢 类 碳 素 钢 P S 普通质量钢 ≤0.045 ≤0.045 优 质 钢 ≤0.035 ≤0.035 高级优质钢 ≤0.030 ≤0.030 特级优质钢 ≤0.025 ≤0.020 2、按质量分 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。 分普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢. 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 3、按冶炼方法分 转炉炼钢 平炉炼钢 平炉钢转炉钢电炉钢 按 炉 别 分 沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应 镇静钢:脱氧