工程--铁碳合金讲义.ppt

第 五 章 铁 碳 合 金 ;概 述;三、研究Fe-C合金的基本思路和主要工具;第一节 铁碳（Fe-C）合金相图 碳在铁碳合金中有三种存在形式： 间隙固溶体 、化合物、游离态石墨 。 【Fe - C相图介绍】：;Fe - C相图分析：;一、Fe－Fe3C相图;;二、 Fe- Fe3C相图组元的性能与相的类型; 1、边垂线（对应Fe 和Fe3C ） 2、单相区 ： Ｌ、δ、γ、α、Fe3C;四、Fe－C合金室温下基本相和组织、性能 1、相和组织;第二节 典型铁碳合金的平衡结晶过程 一、铁碳合金的一般分类 1、工业纯铁 (0.0218% C ) —组织为 F 体。;二、典型成分合金的结晶过程及室温组织 ;（一）工业纯铁(≤ 0.0218%C );工业纯铁组织金相图;（二）共析钢(C=0.77%);;共析钢金相组织图;（三）亚共析钢(0.0218%C0.77%);;亚共析钢组织金相图;（四）过共析钢(0.77%C ≤ 2.11%);;过共析钢组织金相图;小结: 钢的组织特征;（五）共晶白口铸铁（C%=4.3%）;;共晶白口铁组织金相图;（六）亚共晶白口铸铁（略）;（七）过共晶白口铸铁（略） ;总结: Fe-C合金的相组成和组织组成;三、成分（C%）与相、组织、性能（退火碳钢）关系;2.成分与性能 1) HB：取决于组成相或组织组成物的硬度和相对量. 通常C↑ Cm↑ HB↑ ;四、相图应用 1、合理选材的依据； 2、确定铸造温度的依据； 3、确定锻、轧温度的依据； 4、确定热处理温度的依据。;第三节 碳 钢 成分特点:(Fe、C)+杂质元素(Si、Mn、S、P、O、N等) 一、杂质元素对钢性能影响 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。 1、Mn ：含量为0.25～0.8％, 是有益元素。 作用为：1) 强化铁素体； 2) 脱氧、脱硫降低钢的脆性： 消除硫的有害作用, [FeS]+Mn=(MnS)+Fe 脱氧, [FeO]+[Mn]=(MnO)+[Fe]; 1）强化铁素体； 2）脱氧，Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe 3）增加钢液流动性。 3、S：一般是有害元素。;; Mn可消除硫的有害作用, FeS + Mn → Fe + MnS， MnS熔点高(1600℃)。 4、P：一般是有害元素。 溶入铁素体，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. 有易作用: 1)提高在大气中的耐腐蚀性能; 2)炮弹用钢加磷,提高杀伤力.; 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。; 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。;二、碳钢分类; 镇静钢与沸腾钢 镇静钢是钢液在浇注前用锰铁、硅铁、铝进行充分脱氧，注入模子后，钢液不发生碳—氧反应而处于镇静状态。 沸腾钢是在冶炼后期将钢液用少量锰铁轻度脱氧，钢液氧含量较高，注入锭模后发生碳—氧反应，析出大量的CO气体，引起钢液沸腾。;;四、碳钢的牌号 （一）普通碳素结构钢 1、老牌号 甲类钢：A1 ~ A7 乙类钢：B1 ~ B7 特类钢：C2 ~ C5 2、新牌号;表3-2 碳素结构钢的机械性能(GB/T700-1988);用途; （二）优质碳素结构钢 —保证成分和性能 以万分之一碳量为单位的数字表示牌号 ;表5-4 优质碳素钢的化学成分和性能;用途;（四）碳素工具钢;用途;小结 铁碳合金的组元：Fe、Fe3C 铁碳合金中的相：液相、δ相、α相、γ相 相图中重要的点和线：共晶反应、共析反应 铁碳合金的分类 典型铁碳合金的平衡结晶过程、组织组成物、 相组成物 铁碳合金的成分－组织－性能关系 碳钢 钢中的杂质、碳钢的分类、牌号