工程材料 第四章 鐵碳合金ppt課件

1、第四章第四章 鐵碳合金鐵碳合金第一節(jié)第一節(jié) 純鐵、鐵碳合金的組織構(gòu)造及其性能純鐵、鐵碳合金的組織構(gòu)造及其性能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下隨溫度的改動，由一種晶格金屬在固態(tài)下隨溫度的改動，由一種晶格 轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的景象。轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的景象。同素異晶體同素異晶體以不同晶體構(gòu)造存在的同一種金屬的晶體。以不同晶體構(gòu)造存在的同一種金屬的晶體。 Fe Fe Fe體心立方體心立方面心立方面心立方體心立方體心立方C1394 C912相圖分析：重要的點和線相圖分析：重要的點和線重要的點重要的點J、C、S第二節(jié)第二節(jié) 鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖分析一、鋼和白口鑄鐵結(jié)晶過程分析及組成物計算一、鋼和

2、白口鑄鐵結(jié)晶過程分析及組成物計算室溫室溫AAAAA+Fe3C+LdP P+Fe3C+LdL+Fe3CJ點為包晶點點為包晶點 ， 反響式：反響式：JCHBAL1495C點為共晶點點為共晶點 ，反響式：，反響式：S點為共析點點為共析點 ，反響式：，反響式：共析滲碳體）(CFeFAPCS3727 共晶滲碳體）(CFeALECC31148重要的線：重要的線：ABCD液相線；液相線； AHJECF固相線；固相線； 程度線程度線HJB包晶線；程度線包晶線；程度線ECF共晶線；共晶線；程度線程度線PSK 共析反響線共析反響線A1 線；線；1、共析鋼：相組成物為：鐵素體、共析鋼：相組成物為：鐵素體F和滲碳體和

3、滲碳體Fe3C相圖分析：相圖分析：相對分量為：相對分量為：%.88100696770696FQ%128813CFeQ2、亞共析鋼：、亞共析鋼： 0.0218% C 0.77% 組織組成物為：珠光體組織組成物為：珠光體P相組成物為：鐵素體相組成物為：鐵素體F和滲碳體和滲碳體Fe3C含碳量為含碳量為C=0.4%它們的相對分量為：它們的相對分量為：%.9410069640696FQ%69413CFeQ組織組成物為：組織組成物為： F和和P它們的相對分量為：它們的相對分量為：%49511FQ%.5110002077002040PQ相組成物為：鐵素體相組成物為：鐵素體F和滲碳體和滲碳體Fe3CC=1.2

4、%它們的相對分量為：它們的相對分量為：%.8210069621696FQ組織組成物為：組織組成物為： Fe3C和和P它們的相對分量為：它們的相對分量為：%188213CFeQ%.7100770696770213CFeQ%9371PQ組織組成物為：組織組成物為：33dLPFe CFe C相組成物為：相組成物為： 鐵素體鐵素體F和滲碳體和滲碳體Fe3C相組成物為：相組成物為： 鐵素體鐵素體F和滲碳體和滲碳體Fe3C組織組成物為：組織組成物為：P、 和和CFe3dL相組成物為：相組成物為： 鐵素體鐵素體F和滲碳體和滲碳體Fe3C組織組成物為：組織組成物為： 和和CFe3dL留意：工業(yè)純鐵的室溫平衡組

5、織為留意：工業(yè)純鐵的室溫平衡組織為F，由于其強度低、硬，由于其強度低、硬 度低，不宜作構(gòu)造資料。度低，不宜作構(gòu)造資料。三、三、FeFe3C相圖的運用相圖的運用1在鋼鐵資料選用方面的運用在鋼鐵資料選用方面的運用1、建筑構(gòu)造和各種型鋼需用塑性、韌性好的資料、建筑構(gòu)造和各種型鋼需用塑性、韌性好的資料碳質(zhì)碳質(zhì) 量分?jǐn)?shù)較低的鋼材量分?jǐn)?shù)較低的鋼材2、各種機械零件需求強度、塑性及韌性都較好的資料、各種機械零件需求強度、塑性及韌性都較好的資料 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)適中的中碳的鋼材碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)適中的中碳的鋼材3、各種工具要用硬度高和耐磨性好的資料、各種工具要用硬度高和耐磨性好的資料碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 高的鋼材高的鋼材4、

6、純鐵的強度低，不宜用作構(gòu)造資料，但由于其導(dǎo)磁率、純鐵的強度低，不宜用作構(gòu)造資料，但由于其導(dǎo)磁率 高，可作軟磁資料運用高，可作軟磁資料運用電磁鐵的鐵芯電磁鐵的鐵芯.5、白口鑄鐵硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能鍛、白口鑄鐵硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能鍛造，但其耐磨性好、鑄造性能優(yōu)良，適用于作要求耐磨、造，但其耐磨性好、鑄造性能優(yōu)良，適用于作要求耐磨、不受沖擊、外形復(fù)雜的鑄件不受沖擊、外形復(fù)雜的鑄件拔絲模、冷軋輥、貨車輪、拔絲模、冷軋輥、貨車輪、犁鏵、球磨機的磨球等。犁鏵、球磨機的磨球等。2在鑄造工藝方面的運用在鑄造工藝方面的運用根據(jù)相圖可以確定：根據(jù)相圖可以確定：1、合金的澆注溫度普通

7、在液相線以上、合金的澆注溫度普通在液相線以上2、純鐵和共晶白口鑄鐵的鑄造性能最好、純鐵和共晶白口鑄鐵的鑄造性能最好3在熱處置工藝方面的運用在熱處置工藝方面的運用一些熱處置工藝如退火、正火、淬火的加熱溫度都是根據(jù)一些熱處置工藝如退火、正火、淬火的加熱溫度都是根據(jù)相圖確定的。相圖確定的。在運用此相圖時應(yīng)留意以下兩點：在運用此相圖時應(yīng)留意以下兩點：1此相圖只反映鐵碳二元合金中相的平衡形狀，如含此相圖只反映鐵碳二元合金中相的平衡形狀，如含 其它元素，相圖將發(fā)生變化。其它元素，相圖將發(fā)生變化。2此相圖反映的是平衡條件下鐵碳合金中相的形狀，此相圖反映的是平衡條件下鐵碳合金中相的形狀， 假設(shè)冷卻或加熱速度較

8、快時，其組織轉(zhuǎn)變就不能只假設(shè)冷卻或加熱速度較快時，其組織轉(zhuǎn)變就不能只用用 相圖來分析了。相圖來分析了。 第三節(jié)第三節(jié) 碳鋼碳鋼一、鋼中常存雜質(zhì)元素的影響一、鋼中常存雜質(zhì)元素的影響1錳的影響錳的影響 在鋼中它是一種有益元素，在碳鋼中含錳量通常在鋼中它是一種有益元素，在碳鋼中含錳量通常 0.80%；在含錳合金鋼中，含錳量控制在；在含錳合金鋼中，含錳量控制在1.01.2%范圍。范圍。作用：作用：1、大部分錳溶于、大部分錳溶于F中，構(gòu)成置換固溶體，并使中，構(gòu)成置換固溶體，并使F強強 化；化；2、一部分那么溶于滲碳體中，構(gòu)成合金滲碳體，提高鋼、一部分那么溶于滲碳體中，構(gòu)成合金滲碳體，提高鋼的的 強度；強

9、度；3、錳能添加珠光體相對量，并使珠光體變細，提高鋼的、錳能添加珠光體相對量，并使珠光體變細，提高鋼的 強度；強度；4、錳與硫化合成、錳與硫化合成MnS，能減輕硫的有害作用。，能減輕硫的有害作用。2硅的影響硅的影響 在鋼中它是一種有益元素，在碳鋼中含硅量通常在鋼中它是一種有益元素，在碳鋼中含硅量通常 0.35%；它能溶于；它能溶于F中，使中，使F強化，從而使鋼的強度、硬強化，從而使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。度、彈性提高，而塑性、韌性降低。3硫的影響硫的影響 硫在鋼中是有害雜質(zhì)，它不溶于鐵，而以硫在鋼中是有害雜質(zhì)，它不溶于鐵，而以FeS方式存在，方式存在，會使鋼產(chǎn)生熱脆性。會使

10、鋼產(chǎn)生熱脆性。4磷的影響磷的影響 磷在鋼中是有害雜質(zhì)，它磷在鋼中是有害雜質(zhì)，它 全部溶于鐵素體中，雖可使全部溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強度、硬度有所提高，但卻使室溫下鋼的塑性、鐵素體的強度、硬度有所提高，但卻使室溫下鋼的塑性、韌性急劇降低，并使鋼產(chǎn)生冷脆性。韌性急劇降低，并使鋼產(chǎn)生冷脆性。一碳鋼的分類一碳鋼的分類1、按鋼的含碳量分類、按鋼的含碳量分類低碳鋼低碳鋼0.25%高碳鋼高碳鋼0.60%中碳鋼中碳鋼0.300.55%2、按鋼的質(zhì)量分類、按鋼的質(zhì)量分類普通碳素鋼普通碳素鋼S、P分別分別 0.55%和和0.45%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼S、P含量分別含量分別 0.030%和和0.035

11、%優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼S、P含量均應(yīng)含量均應(yīng) 0.040%3、按用途分類、按用途分類1碳素構(gòu)造鋼碳素構(gòu)造鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件橋梁、主要用于制造各種工程構(gòu)件橋梁、 船舶、建筑等和機器零件齒輪、軸、螺釘、螺船舶、建筑等和機器零件齒輪、軸、螺釘、螺 母、曲軸、連桿等，這類鋼普通屬于低碳和中碳母、曲軸、連桿等，這類鋼普通屬于低碳和中碳 鋼。鋼。2碳素工具鋼碳素工具鋼主要用于制造各種刀具、量具、模具。主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼普通屬于高碳鋼這類鋼普通屬于高碳鋼(含碳量在含碳量在0.65%1.35%之間之間).4.按冶煉時脫氧程度不同分類沸騰鋼不脫氧氣的鋼鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧鋼半鎮(zhèn)靜鋼為半

12、脫氧鋼二碳鋼的編號和用途二碳鋼的編號和用途1甲類鋼甲類鋼按保證機械性能供應(yīng)按保證機械性能供應(yīng) 其鋼號以其鋼號以“甲或甲或“A字加上阿拉伯?dāng)?shù)字表示，共有字加上阿拉伯?dāng)?shù)字表示，共有7級即級即A1、A2、A3 A7或甲或甲1、甲、甲2、甲、甲3、甲甲7，數(shù)字愈大的甲類鋼，其屈服強度和抗拉強度愈大，但延伸數(shù)字愈大的甲類鋼，其屈服強度和抗拉強度愈大，但延伸率卻小。率卻小。甲類鋼的運用范圍：甲類鋼的運用范圍：A1、A2、A3鋼塑性較高，有一定強度，通常軋制成薄板、鋼塑性較高，有一定強度，通常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等鋼筋、焊接鋼管等 用于橋用于橋 梁、建筑等鋼構(gòu)造，也用于制梁、建筑等鋼構(gòu)造，也用于制造普

13、通的鉚釘、螺釘、地腳螺絲、軸套、聯(lián)片、銷軸等。造普通的鉚釘、螺釘、地腳螺絲、軸套、聯(lián)片、銷軸等。A4、A5鋼強度較高，用于制造軋制成鋼構(gòu)造用的各種型鋼強度較高，用于制造軋制成鋼構(gòu)造用的各種型條鋼和鋼板，以及農(nóng)業(yè)機械用型鋼和異型鋼。條鋼和鋼板，以及農(nóng)業(yè)機械用型鋼和異型鋼。A6、A7鋼的強度更高，可用于制造工具軋輥和農(nóng)業(yè)機械鋼的強度更高，可用于制造工具軋輥和農(nóng)業(yè)機械零件，如割草機和拔麻機的軸等。零件，如割草機和拔麻機的軸等。1、普通碳素構(gòu)造鋼、普通碳素構(gòu)造鋼 由于甲類鋼只保證機械性能而不保證化學(xué)成分，因此由于甲類鋼只保證機械性能而不保證化學(xué)成分，因此熱處置有困難。普通情況，都不經(jīng)熱處置而在供應(yīng)形狀

14、下熱處置有困難。普通情況，都不經(jīng)熱處置而在供應(yīng)形狀下直接運用。直接運用。2已類鋼已類鋼按保證化學(xué)成分供應(yīng)按保證化學(xué)成分供應(yīng) 其鋼號以其鋼號以“已或已或“B字加上阿拉伯?dāng)?shù)字表示，共有字加上阿拉伯?dāng)?shù)字表示，共有7級即級即B1、B2、B3 、 B7或已或已1、已、已2、已、已3、 已已7，數(shù)字愈大的已類鋼，其含碳量愈高。，數(shù)字愈大的已類鋼，其含碳量愈高。 已類鋼的用途與一樣序號的甲類剛一樣，由于它的化已類鋼的用途與一樣序號的甲類剛一樣，由于它的化學(xué)成分是知的，因此它可以經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幹锰岣咂湫阅?。學(xué)成分是知的，因此它可以經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幹锰岣咂湫阅堋?特類鋼特類鋼根據(jù)用戶提出要求供應(yīng)的，其鋼號以根據(jù)用

15、戶提出要求供應(yīng)的，其鋼號以“C字加上阿拉伯序數(shù)表示。它即保字加上阿拉伯序數(shù)表示。它即保 證化學(xué)成分又保證機證化學(xué)成分又保證機械性能。但實踐上很少見到這類鋼。械性能。但實踐上很少見到這類鋼。關(guān)于普碳鋼的編號，關(guān)于普碳鋼的編號， 例如：例如： A3表示甲類平爐表示甲類平爐3號普通碳素構(gòu)造鋼。號普通碳素構(gòu)造鋼。CY3表示特類氧氣轉(zhuǎn)爐表示特類氧氣轉(zhuǎn)爐3號普通碳素構(gòu)造鋼。號普通碳素構(gòu)造鋼。BJ2表示已類堿性轉(zhuǎn)爐表示已類堿性轉(zhuǎn)爐2號普通碳素構(gòu)造鋼。號普通碳素構(gòu)造鋼。2、優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼、優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼同時保證鋼的化學(xué)成分和機械性能同時保證鋼的化學(xué)成分和機械性能 這類鋼含這類鋼含S、P量較少量較少 0.04%

16、，純真度、均勻性，純真度、均勻性及外表質(zhì)量都比較好。因此這類鋼的塑性和韌性都比好。及外表質(zhì)量都比較好。因此這類鋼的塑性和韌性都比好。根據(jù)化學(xué)成分不同，優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼又分為普通含錳量根據(jù)化學(xué)成分不同，優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼又分為普通含錳量鋼和較高含錳量鋼兩類。鋼和較高含錳量鋼兩類。優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的表示方法：優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的表示方法：1正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼：對于正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼：對于C 0.25%的的碳素構(gòu)造鋼，為含錳碳素構(gòu)造鋼，為含錳0.350.65%；而對于；而對于C0.25%的碳的碳素構(gòu)造鋼，為含錳素構(gòu)造鋼，為含錳0.500.80%。這類鋼的平均含碳量用兩位數(shù)字來表示，以這類鋼的平均

17、含碳量用兩位數(shù)字來表示，以0.01%為單位。為單位。例如：鋼號例如：鋼號45，表示含碳量為，表示含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼。2較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼 ：對于：對于0.150.60%的的碳素構(gòu)造鋼，為含錳碳素構(gòu)造鋼，為含錳0.70 1.0%；而含碳量；而含碳量0.60%的碳素的碳素構(gòu)造鋼，為含錳構(gòu)造鋼，為含錳0.91.2%。表示方法：在表示含碳量的兩為數(shù)字后面附以漢字表示方法：在表示含碳量的兩為數(shù)字后面附以漢字“錳錳 或化學(xué)符號或化學(xué)符號“Mn。例如：鋼號例如：鋼號20Mn表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.20%，含錳量為，含錳量為0.7

18、1.0%的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼。優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼主要用于制造機械零件。優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼主要用于制造機械零件。優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的化學(xué)成分和機械性能見表優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的化學(xué)成分和機械性能見表4-7。3、碳素工具鋼、碳素工具鋼它的編號原那么是在它的編號原那么是在“碳或碳或“T字的后面附以數(shù)字來字的后面附以數(shù)字來表示，數(shù)字表示鋼中的平均含碳量，以表示，數(shù)字表示鋼中的平均含碳量，以0.10%為單位。為單位。三、碳素構(gòu)造鋼普通碳素構(gòu)造鋼優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼其他公用碳素構(gòu)造鋼Q235-AF60Mn易切削構(gòu)造鋼鍋爐用鋼普通碳素構(gòu)造鋼的牌號由鋼的屈服強度“屈Q，屈服強度 ，質(zhì)量等級A、B、C、D和脫氧方法F沸騰鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼NoImages例：Q235-B b表示 235MPa，質(zhì)量等級B級，半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度的普通碳素構(gòu)造鋼。()s作業(yè)：作業(yè)：1、對某退火碳素鋼進展顯微分析，其室溫下組織組成物、對某退火碳素鋼進展顯微分析，其室溫下組織組成物 為珠光體和二次滲碳體網(wǎng)，其中珠光體約占為珠光體和二次滲碳體網(wǎng)，其中珠光體約占93%，問此碳鋼的含碳量大約是多少？相當(dāng)于什么鋼號？問此碳鋼的含碳量大約是多少？相當(dāng)于什么鋼號？2、某工廠倉庫積壓了許多碳鋼退火態(tài)，由于管理、某工廠倉庫積壓了許多碳鋼退火態(tài)，由于管理不當(dāng)，不知道是什么鋼號，現(xiàn)對其進展金相檢驗，察看不當(dāng)，不知道是什么鋼號，現(xiàn)對其進展金相檢驗，