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学习单元2铁碳合金及常用金属材料铁碳合金是以铁和碳为基本组元组成的合金，是钢和铸铁的统称。010102铁碳合金在固态下的基本相分为固溶体与金属化合物两类。属于固溶体的基本相有铁素体和奥氏体，属于金属化合物的基本相有渗碳体。02第一节铁碳合金的基本相0102一、铁素体(F)碳溶入α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，用“F”表示。其强度和硬度较低，塑性、韧性良好。二、奥氏体(A)碳溶入γ-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体，用“A”表示。奥氏体具有良好的塑性和低的变形抗力。渗碳体(Fe3C)铁与碳组成的金属化合物称为渗碳体，用“Fe3C”表示。1渗碳体硬而脆，硬度很高、塑性几乎为零，是铁碳合金的重要强化相；2渗碳体属于一种亚稳定化合物。在一定条件下会全部或部分地分解为铁和石墨(称石墨化)，3第二节Fe—Fe3C相图Fe—Fe3C相图是表示在缓慢冷却(加热)条件下(即平衡状态)不同成分的钢和铸铁在不同温度下所具有的组织或状态的一种图形，如下图所示。DFKCEAGSPQFeL+Fe3CAFF+ALL+AFe3C温度/℃A+Fe3C+LdP+Fe3C+Ld’简化的铁碳相图21Fe—Fe3C相图中铁碳合金的分类根据铁碳合金的碳的质量分数及组织的不同，即相图中P点和E点，可将铁碳合金分为三大类：工业纯铁、碳钢和白口铸铁。工业纯铁成分为P点左面(ωc0.0218％)的铁碳合金，其室温组织为铁素体。碳钢成分为相图中的P点与E点之间(wc=0.0218％～2.11％)的铁碳合金。根据相图中S点，碳钢又可分为以下三类：共析钢。成分为S点(wc=0.77％)的合金，室温组织为珠光体。亚共析钢。成分为S点左面(wc=0.0218％～0.77％)的合金，室温组织为珠光体+铁素体。过共析钢。成分为S点右面(wc=0.77％～2.11％)的合金，室温组织为珠光体+二次渗碳体。白口铁成分为E点右面(ωc=2.11％～6.69％)的铁碳合金，其特点是液态结晶时都发生共晶转变，因而与钢相比有较好的铸造性能。但高温组织中性能硬脆的渗碳体量很多，故不能进行压力加工。根据相图上的C点（共晶点），白口铸铁又可分为以下三类：01共晶白口铸铁。成分为C点(ωc=4.3％)的合金，室温组织为低温莱氏体。02亚共晶白口铸铁。成分为C点左面(ωc=2.11％～4.3％)的合金，室温组织为低温莱氏体+珠光体+二次渗碳体。03过共晶白口铸铁。成分为C点右面(ωc=4.3％～6.69％)的合金，室温组织为低温莱氏体+一次渗碳体。碳素钢(简称碳钢)是ωc2.11％而且以碳为主要合金元素的铁碳合金。01除Fe和C以外，还有其它元素：锰、硅、硫、磷等。02第三节碳素钢按钢中碳的质量分数分类低碳钢。ωc≤0.25％。中碳钢。0.25％ωc≤0.60％。高碳钢。ωc≥0.6％。二、碳钢的分类040301普通质量钢。ωs≤0.050％，ωp≤0.045％。高级优质钢。ωs≤0.020％，ωp≤0.030％。优质钢。ωs≤0.030％，ωp≤0.035％。特级质量钢。ωs0.015％，ωp0.025％。02根据钢中有害杂质硫、磷含量多少可分为：(二)按钢的冶金质量分类按用途分类碳素结构钢。主要用于制造各种工程构件(桥梁、建筑构件等)和机器零件(齿轮、轴等)。这类钢一般属于低碳钢和中碳钢。碳素工具钢。主要用于制造各种刃具、量具、模具等。这类钢一般属于高碳钢。碳素结构钢碳的质量分数一般在0.06％～0.38％范围内，钢中有害杂质相对较多，但价格便宜，大多用于要求不高的机械零件和一般工程构件。三、碳钢的牌号与应用01其牌号（表示方法）由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值、质量等级符号(A、B、C、D)和脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)组成。02例如：Q235一AF表示碳素结构钢中屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。这类钢因有害杂质较少，其强度、塑性、韧性均比碳素结构钢好。主要用于制造较重要的机械零件。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，数字表示钢中平均碳质量分数，以万分之几来表示。如45等，表示其平均碳的质量分数为45％。(二)优质碳素结构钢(三)碳素工具钢碳素工具钢因含碳量比较高(ωc=0.65％～1.35％)，硫、磷杂质含量较少，经淬火、低温回火后硬度比较高，耐