机械工程材料及成形工艺（第三版）铁碳合金（基本组织相图i碳钢）课件.ppt

本章要点 第一节 铁碳合金基本组织 第二节 Fe—Fe3C相图 第三节 常用非合金钢（碳钢） 第一节 铁碳合金基本组织 一、铁素体（Ferrite，用“F”表示）——碳溶于δ-Fe中的间隙固溶体 二、奥氏体（Austenite，用“A”表示）——碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，是一种高温组织， 铁碳合金在727℃以上温度存在 三、渗碳体（Cementite，用“Fe3C”表示） ）——是铁和碳形成的一种具有复杂晶格的金属化合物用化学分子式“Fe3C”表示 四、珠光体（Pearite，用“P”表示） ）——由铁素体和渗碳体组成的机械混合物 成分：在727℃共析转变的产物，碳质量分数为Wc=0.77% 五、莱氏体（Ledeburite，用“Ld”表示） ）——由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物 第二节 Fe-Fe3C相图 图相简介 一、Fe-Fe3C相图分析 Fe-Fe3C相图特性点 Fe-Fe3C相图特性线 Fe-Fe3C相图中的相区（标注于相图中） 相图分析要点 二、典型成分铁碳合金的平衡结晶过程及其组织 典型合金的平衡结晶过程及平衡组织 共析钢的结晶过程： 亚共析钢的结晶结晶过程： 过共析钢的结晶结晶过程： 共晶白口铸铁的结晶过程： 亚共晶白口铸铁的结晶过程： 过共晶白口铸铁的结晶过程： 碳钢的平衡组织汇总 白口铸铁的平衡组织 三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系 碳的质量分数对组织的影响 碳的质量分数对力学性能的影响 四、Fe-Fe3C相图的应用 在钢铁材料选材方面的应用： 在制订热加工工艺方面的应用： 第三节 非合金钢（碳钢） 一、杂质元素对钢性能的影响 二、碳钢的分类 三、常用碳钢 1、碳素结构钢 2、优质碳素结构钢 3、碳素工具钢 4、铸造碳钢 一、杂质元素对钢性能的影响 二、非合金钢分类 三、常用非合金钢 1、碳素结构钢 碳素结构钢成分、性能、牌号 常用碳素结构钢（表） 2、优质碳素结构钢 常用优质碳素结构钢及应用举例（08、20） 常用优质碳素结构钢及应用举例（45、65） 3、碳素工具钢 常用碳素工具钢及应用举例（T8、T10、T12） 4、铸造碳钢 铸造碳钢的应用举例 在铸造方面的应用：确定铸造浇注温度 在锻压方面的应用：确定锻造温度 在热处理方面的应用：确定热处理加热温度 铁渗碳体相图与热加工工艺的关系 钢中的常存元素：Mn、Si、S、P 锰的影响：锰能溶于铁素体形成固溶体，产生固溶强化,提高钢的强度和硬度。有益元素。 硅的影响：硅能溶于铁素体形成固溶体，产生固溶强化，提高钢的强度和硬度。有益元素。 硫的影响：硫形成低熔点共晶体（熔点985℃），钢在热加工时共晶体熔化，导致钢“热脆”。有害元素。 磷的影响：磷能溶入铁素体，固溶强化使钢的强度、硬度提高，但使塑性和韧性降低，尤其低温下更甚。使钢“冷脆”。有害元素。 按碳含量 低碳钢： Wc0.25% 中碳钢： ~ 高碳钢：Wc0.60% 按质量 普通质量碳钢：WＳ ≥0.045％，WＰ ≥0.045％ 优质碳钢： ~ 特殊质量碳钢： WＳ ≤0.020％， WＰ ＜0.020％ 按用途 碳钢分类 碳素结构钢：用于机械零件、工程构件 碳素工具钢：用于刀具、模具、量具 1、碳素结构钢 2、优质碳素结构钢 3、碳素工具钢 4、铸造碳钢 应用场合：主要用于工程构件 也可用于普通机械零件 牌号表示：GB/T700-2006《碳素结构钢片号、化学成分》 举例：常钢号Q235-A.F 成分：低碳（＜0.38%） 性能特征：具有一定的强度、良好塑性韧性 良好的焊接工艺性能 牌号表示：GB/T669-1999《优质碳素结构钢牌号、热处理和力学性能》 举例： 成分：含碳量跨度较大，从低碳~至高碳； 性能：性能随含碳量而变，适用于不同场合 应用场合：主要用于制作机械零件 质量优级于碳素结构钢 08F：薄板、冲压件，仪器仪表外壳 20：一般零件、渗碳件机罩、焊接容器、小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮 渗碳齿轮 冲压件 钢丝 薄板的应用 45：受力较大的机械零件，如齿轮、连杆、机床、主轴等 65：各种弹簧、机车轮缘 齿轮、连杆、轴 应用场合：手用工具，低速切削刀具 成分：高碳（0.65%~1.35%） 性能特征：硬度高（＞62HRC） 耐磨性好，且随碳量增加而提高 牌号表示：GB/T1298-2008《碳素工具钢的牌号、化学成分和用途》 举例： T8： 用于承受冲击的工具； T10：用于振动和冲击较小的工具 T12：用于制作不受冲击的耐磨工具 木工铣刀 这些工具