鐵碳合金課件

1、 第1章和第2章分別講述了金屬的晶體結(jié)構(gòu)和純金屬的結(jié)晶過程及金屬材料的性能。對于一定的金屬或合金而言，在平衡凝固或非平衡凝固以后，會獲得不同的組織結(jié)構(gòu)，并具有不同的性能。作為工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的碳鋼和鑄鐵而言，兩者均屬于鐵碳合金。鐵碳相圖是研究鐵碳合金的重要工具。了解與掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制定以及工藝廢品原因的分析都具有重要的指導(dǎo)意義。有必要研究鐵碳合金相圖以及與之相關(guān)的凝有必要研究鐵碳合金相圖以及與之相關(guān)的凝固結(jié)晶過程。固結(jié)晶過程。1、掌握鐵碳合金的掌握碳含量對鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響；2、了解相圖中特性點、特征線的含義及組織的分布情況。3、了解碳

2、素鋼的分類、牌號、性能及用途。 。n鐵碳合金鐵碳合金碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。n含碳量為含碳量為0.0218% 2.11%的稱的稱鋼鋼n含碳量為含碳量為 2.11% 6.69%的稱的稱鑄鐵鑄鐵。n鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，都可作為，都可作為純組元看待。純組元看待。n含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）時，合金太脆，已無實用價值。）時，合金太脆，已無實用價值。鐵素體鐵素體l 組元：組元：Fe、 Fe3Cl 相相l(xiāng) 鐵素體：鐵素體：l碳在碳在 -Fe中的固溶體稱中的固溶體稱鐵

3、素鐵素體體, 用用F 或或 表示。表示。l組織為不規(guī)則多面體晶粒，組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。晶界較直。強度低、塑性強度低、塑性好好，鋼材熱加工都在鋼材熱加工都在 區(qū)區(qū)進(jìn)行進(jìn)行.l碳鋼室溫組織中無奧氏體。碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體奧氏體lFe3C是一個亞穩(wěn)相，在一定是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：條件下可發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 該反應(yīng)該反應(yīng)對鑄鐵有重要意義。對鑄鐵有重要意義。l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很中的溶解度很小，因而小，因而常溫下碳在鐵碳合常溫下碳在鐵碳合金中主要以金中主要以Fe3C或或石墨石墨的形的形式存在。式存在。 鑄鐵中的石墨鑄鐵中的石

4、墨鋼中的滲碳體鋼中的滲碳體l珠光體的組織特點是兩相珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布呈片層相間分布,性能介性能介于兩相之間。于兩相之間。珠光體珠光體萊氏體萊氏體二、鐵碳合金狀態(tài)圖二、鐵碳合金狀態(tài)圖ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK( P+Fe3C )1、重要的點：五個重要的點。、重要的點：五個重要的點。2、重要的線：一條液相線、一、重要

5、的線：一條液相線、一條固相線、一條先共析相析出線、條固相線、一條先共析相析出線、兩條溶解度線、三條水平線、兩條溶解度線、三條水平線、“四條垂直線四條垂直線”。3、重要的區(qū)：五個單相區(qū)。、重要的區(qū)：五個單相區(qū)。 J為包晶點為包晶點: 1495 oC時, B點成分的L與H點成分的發(fā)生包晶反應(yīng), 生成J點成分的，0.17%C。 C點為共晶點點為共晶點 1148 oC時, C點成分的L發(fā)生共晶反應(yīng), 生成E點成分的和Fe3C（萊氏體），4.3%C。 S點為共析點點為共析點 727 oC時, S點成分的發(fā)生共析反應(yīng), 生成P點成分的和Fe3C（P），0.77%C。E為碳在為碳在相中的最大溶相中的最大溶解

6、度點，解度點，2.11%C。 P為碳在相中的最大溶解度點，0.0218%C。 五個重要點：五個重要點：一條液相線一條液相線一條固相線一條固相線一條先共析一條先共析 相析出線相析出線液相線：液相線：ABCD固相線：固相線：AHJECF先共析相析出線：先共析相析出線：GS兩條溶解度線兩條溶解度線碳在碳在相中的固溶度線相中的固溶度線ES。碳在碳在中的固溶度線中的固溶度線PQ。包晶反應(yīng)：包晶反應(yīng)：L+共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)：LLe( FeC3+ )共析反應(yīng)：共析反應(yīng)： P (FeC3+ ) 三條水平線：三條水平線：過共析鋼過共析鋼共析鋼共析鋼共晶白口鐵共晶白口鐵亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵過共晶白口鐵過共晶白

7、口鐵碳素鋼碳素鋼白口鑄鐵白口鑄鐵亞共析鋼亞共析鋼工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵四條垂直線：四條垂直線：五個單相區(qū)五個單相區(qū)液相區(qū)液相區(qū)L。高溫鐵素體相區(qū)高溫鐵素體相區(qū) ，碳在，碳在-Fe中的間隙固溶體。中的間隙固溶體。奧氏體相區(qū)奧氏體相區(qū)A/，碳在，碳在-Fe相相中的間隙固溶體。強度和硬中的間隙固溶體。強度和硬度低，易于塑性變形。度低，易于塑性變形。鐵素體相區(qū)鐵素體相區(qū)F/，碳在，碳在-Fe相相中的間隙固溶體。強度和硬中的間隙固溶體。強度和硬度低，塑性好。度低，塑性好。滲碳體滲碳體Fe3C。復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物。硬度高，合物。硬度高，脆性大，塑性和脆性大，塑性和韌性低。韌性低。4、相圖標(biāo)注：相組

8、成物標(biāo)注的相圖、相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖; 組織組組織組成物標(biāo)注的相圖。成物標(biāo)注的相圖。鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 鐵碳合金分類：鋼鐵碳合金分類：鋼-含碳量含碳量 Wc2.11% 鑄鐵鑄鐵-含碳量含碳量Wc2.11% 根據(jù)組織特征，將該合金分為七種類型：根據(jù)組織特征，將該合金分為七種類型： (1) 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 Wc0.0218 (2) 共析鋼共析鋼 Wc=0.77 (3) 亞共析鋼亞共析鋼 Wc=0.02180.77 (4) 過共析鋼過共析鋼 Wc=0.772.11 (5) 共晶白口鐵共晶白口鐵 Wc=4.3 (6) 亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 Wc=2.114.3 (7) 過共晶白

9、口鐵過共晶白口鐵 Wc=4.306.69l0.77%C時，時，組織為組織為100% P, 鋼的性能即鋼的性能即P的性能。的性能。l0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，連續(xù)網(wǎng)狀，強度下降強度下降, 但但硬度仍上升。硬度仍上升。l2.11%C，組織中有以組織中有以Fe3C為基的為基的Le,合金太脆合金太脆.冷卻過程中勻晶反應(yīng)：冷卻過程中勻晶反應(yīng)：L相相相相相中沿晶界析出片狀Fe3C (一一) 工業(yè)純鐵結(jié)晶過程，室溫組織工業(yè)純鐵結(jié)晶過程，室溫組織 +Fe3C單相液體的冷卻勻晶反應(yīng)L相中析出相（奧氏體A）單相固溶體的冷卻相發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體P (二二) 共析鋼結(jié)晶過程共析鋼結(jié)晶過程 P（ +

10、Fe3C）注意事項注意事項由一個固相在由一個固相在恒溫下恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€固相的轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變的組織為兩相交替排列的混合物。的轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變的組織為兩相交替排列的混合物。共析反應(yīng)生成的珠光體在冷卻過程中，其中的鐵素體共析反應(yīng)生成的珠光體在冷卻過程中，其中的鐵素體產(chǎn)生三次析出，生成產(chǎn)生三次析出，生成Fe3C，但與共析的，但與共析的Fe3C連在一連在一起，難以分辨。起，難以分辨。共析鋼的室溫平衡組織：共析鋼的室溫平衡組織：P50010003800L相冷卻相冷卻L相相相相L相相+ 相相相，并且相，并且L相有剩余相有剩余剩余剩余L相相相相單相的冷卻單相的冷卻相相 相，但相，但相有剩

11、余相有剩余剩余剩余相相P（+Fe3C），存在先析），存在先析相相 (三三) 亞共析鋼結(jié)晶過程，亞共析鋼結(jié)晶過程， 室溫組織室溫組織( +P)注意事項注意事項先析先析鐵素體（鐵素體（相）在隨后的冷卻過程中會析出相）在隨后的冷卻過程中會析出FeFe3 3C C，但量很少可忽略。，但量很少可忽略。亞共析鋼室溫平衡組織：先析鐵素體亞共析鋼室溫平衡組織：先析鐵素體+ +珠光體珠光體P P。單相液體的冷卻單相液體的冷卻L相相 相相單相固溶體（奧氏體）的冷卻單相固溶體（奧氏體）的冷卻相中析出二次滲碳體（相中析出二次滲碳體（Fe3C）相相（ +Fe3C），存在），存在Fe3C (四四) 過共析鋼結(jié)晶過程，室溫

12、組織過共析鋼結(jié)晶過程，室溫組織P+Fe3C注意事項注意事項從奧氏體中析出的從奧氏體中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。稱為二次滲碳體。Fe3C沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，使材料整體脆性加大。沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，使材料整體脆性加大。過共析鋼室溫平衡組織：珠光體過共析鋼室溫平衡組織：珠光體P+ Fe3C。單相液體的冷卻單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：共晶反應(yīng)：LLd（+Fe3C）共晶中共晶中相不斷析出相不斷析出Fe3CII共析反應(yīng)：共析反應(yīng)：Ld(+Fe3C+Fe3CII)Ld(P+Fe3C+Fe3CII) (五五) 共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織Ld(P+ Fe3C+ Fe3C共晶

13、共晶) 注意事項注意事項冷卻過程中萊氏體中的奧氏體相析出，冷卻過程中萊氏體中的奧氏體相析出， Fe3C，但其依，但其依附于萊氏體中的附于萊氏體中的Fe3C長大，不可見。長大，不可見。共晶白口鐵室溫組織：變態(tài)萊氏體共晶白口鐵室溫組織：變態(tài)萊氏體Ld （珠光體呈條狀（珠光體呈條狀或粒狀分布在或粒狀分布在Fe3C基體上）。基體上）。共晶白口鐵的基體相是共晶白口鐵的基體相是Fe3C脆性相，材料整體脆性較脆性相，材料整體脆性較大，硬度較高。大，硬度較高。單相液體的冷卻單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余共晶反應(yīng)：剩余LLd(+Fe3C)先共晶先共晶相不斷析出相不斷析出Fe3C，共晶，共晶相析出相析出Fe3C共析

14、反應(yīng)：共析反應(yīng)：及及Ld(+Fe3C+Fe3CII) P+Ld（P+Fe3C+Fe3CII）勻晶反應(yīng)：勻晶反應(yīng)： L 相相室溫組織：室溫組織：P+Ld(P+Fe3C+Fe3CII) +Fe3CII (六六) 亞共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織亞共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織 P+ Ld (P+ Fe3C+ Fe3C共晶共晶) + Fe3C單相液體的冷卻單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余共晶反應(yīng)：剩余LLd (+Fe3C)共晶共晶相析出相析出Fe3C共析反應(yīng)：共析反應(yīng)： Ld(+Fe3C) Ld(P+Fe3C+Fe3CII) 勻晶反應(yīng)：勻晶反應(yīng)： L Fe3CI室溫組織：室溫組織：Ld(P+Fe3C+Fe3

15、CII) + Fe3CI (七七) 過共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織過共晶白口鐵結(jié)晶過程，室溫組織Fe3C+ Ld 鐵碳合金中的基本組織鐵碳合金中的基本組織鐵碳合金中的滲碳體鐵碳合金中的滲碳體a+Fe3Ca+P PP+Fe3CP+Fe3C+LdLdFe3C+Ld一、碳對平衡組織的影響一、碳對平衡組織的影響 鐵碳合金的室溫平衡組織均由鐵素體和鐵碳合金的室溫平衡組織均由鐵素體和滲碳體兩相組成，并且隨著含碳量的增加，滲碳體兩相組成，并且隨著含碳量的增加，滲碳體逐慚增加，鐵素體量逐慚減少。滲碳體逐慚增加，鐵素體量逐慚減少。碳對鐵碳合金平衡組織與性能的影響碳對鐵碳合金平衡組織與性能的影響3333FeCII

16、IIdddIFF PPP FeCP FeCLLL FeC 鐵碳合金成分與組織之間的關(guān)系鐵碳合金成分與組織之間的關(guān)系二、碳對機械性能的影響二、碳對機械性能的影響 主要對硬度、強度和塑性的影響。主要對硬度、強度和塑性的影響。(1) 對硬度的影響：對硬度的影響：硬度主要決定于組織中組成相硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨碳含量的增，或組織組成物的硬度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨碳含量的增， 由于硬度高的由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的增多，硬度低的F減少，合金減少，合金的硬度呈直線關(guān)系增大，由全部為的硬度呈直線關(guān)系增大，由全部為F的硬度約的硬度約80 HB增大到全部為增大到全部為Fe3C

17、時的約時的約800 HB。 (2) 對強度的影響對強度的影響 , 亞共析鋼中亞共析鋼中P增多而增多而F減少。減少。P的強度的強度高。組織越細(xì)密高。組織越細(xì)密, 則強度值越高。則強度值越高。F的強度較低。的強度較低。所以亞共析鋼的強度隨所以亞共析鋼的強度隨而增大。而增大。3bHB80(F) 180(P)HB80(F)800(Fe C)230(F)770(P) (MPa)50(F)20(P) (%)wwwwwwww鑄鑄造造焊縫組織焊縫組織模鍛模鍛切削加工的基本形式切削加工的基本形式車車刨刨鉆鉆銑銑磨磨三、碳對工藝性能的影響三、碳對工藝性能的影響(一一) 切削加工性能：指被刀具切削的難易程度和加切削

18、加工性能：指被刀具切削的難易程度和加工的表面質(zhì)量等。工的表面質(zhì)量等。 1、材料的硬度太軟，容易粘刀，切削熱大，切、材料的硬度太軟，容易粘刀，切削熱大，切屑不易折斷，影響表面粗糙度；屑不易折斷，影響表面粗糙度； 2、材料的硬度太硬，刀具磨損嚴(yán)重。、材料的硬度太硬，刀具磨損嚴(yán)重。 鋼硬度為鋼硬度為HB250時，切削加工性最好。時，切削加工性最好。 3、粗晶粒鋼的韌性較差，切削易斷，切削性能、粗晶粒鋼的韌性較差，切削易斷，切削性能較好。較好。 4、導(dǎo)熱性對切削加工意義重大：奧氏體、導(dǎo)熱性對切削加工意義重大：奧氏體鋼，導(dǎo)熱性低，切削熱很少為工件所吸收，鋼，導(dǎo)熱性低，切削熱很少為工件所吸收，而基本集聚在

19、切削刀附近，使其變熱，降低而基本集聚在切削刀附近，使其變熱，降低了刀具壽命。因此，盡管奧氏體鋼的硬度不了刀具壽命。因此，盡管奧氏體鋼的硬度不高，但切削加工性能不好。高，但切削加工性能不好。 5、片狀珠光體的切削加工性能好于二次、片狀珠光體的切削加工性能好于二次滲碳體，當(dāng)二次滲碳體呈粒狀分布時，可改滲碳體，當(dāng)二次滲碳體呈粒狀分布時，可改善其切削加工性能。善其切削加工性能。(二二) 可鍛性：指金屬壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)可鍛性：指金屬壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。生裂紋的性能。 低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨著含碳量的增加，低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨著含碳量的增加，可鍛性變差。白口鑄鐵

20、不能鍛造。可鍛性變差。白口鑄鐵不能鍛造。 (三三) 鑄造性：金屬的流動性、收縮性和偏析等性能。鑄造性：金屬的流動性、收縮性和偏析等性能。 碳含量增加，鋼的結(jié)晶溫度區(qū)間增大，對流動性碳含量增加，鋼的結(jié)晶溫度區(qū)間增大，對流動性不利。但隨碳量的增加液相線溫度降低，當(dāng)澆注溫度不利。但隨碳量的增加液相線溫度降低，當(dāng)澆注溫度相同時，含碳量高的鋼的液相線與鋼液溫度之差較大，相同時，含碳量高的鋼的液相線與鋼液溫度之差較大，即過熱度大，對流動性有利。綜合考慮，鋼液的流動即過熱度大，對流動性有利。綜合考慮，鋼液的流動性隨含碳量的增加而提高。澆注溫度越高，流動性越性隨含碳量的增加而提高。澆注溫度越高，流動性越好。好

21、。 鑄鐵的液相線溫度比鋼低，流動性比鋼好。鑄鐵的液相線溫度比鋼低，流動性比鋼好。共晶鑄鐵的結(jié)晶溫度最低，同時又是恒溫結(jié)晶，共晶鑄鐵的結(jié)晶溫度最低，同時又是恒溫結(jié)晶，流動性最好。流動性最好。 此外，鋼的分散縮孔多，偏析大，鑄造性此外，鋼的分散縮孔多，偏析大，鑄造性越差。而共晶成分鑄鐵的收縮為集中縮孔，偏越差。而共晶成分鑄鐵的收縮為集中縮孔，偏析小，鑄造性好。析小，鑄造性好。 鐵碳合金相圖中的左下角部分是鋼進(jìn)行熱處理的重要依據(jù)。一、雜質(zhì)元素對性能的影響一、雜質(zhì)元素對性能的影響l鋼中的雜質(zhì)一般是指鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。入或脫氧殘留的元素。 碳

22、素鋼碳素鋼l2、Si： 0.5%時為雜質(zhì)，時為雜質(zhì)，是有益元素。作用為：是有益元素。作用為： 合金晶界的低熔點硫化物共晶合金晶界的低熔點硫化物共晶鋼中的鋼中的MnS夾雜夾雜比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于冷脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中年冬發(fā)生斷裂墜入河中 二、鋼中的雜質(zhì)元素及其影響二、鋼中的雜質(zhì)元素及其影響 由于在冶煉過程中不可能除盡雜質(zhì)，所由于在冶煉過程中不可能除盡雜質(zhì)，所以實際使用的碳鋼中除鐵和碳外，還含有少以實際使用的碳鋼中除鐵和碳外，還含有少量的錳、硅、硫、磷及微量的氧、氫、氮等量的錳、硅、硫、磷及微量的氧、氫、氮等元素，會影響鋼的質(zhì)量和性

23、能。元素，會影響鋼的質(zhì)量和性能。鋼中的雜質(zhì)元素鋼中的雜質(zhì)元素(一一) 錳和硅的影響錳和硅的影響 煉鋼過程中必須加入脫氧劑，用以去除溶煉鋼過程中必須加入脫氧劑，用以去除溶于鋼液中的氧，還可以把鋼液中的于鋼液中的氧，還可以把鋼液中的FeO還原成還原成鐵，并形成鐵，并形成MnO和和SiO2，此外還可生成，此外還可生成MnS以以消除硫的有害作用。上述反應(yīng)大部分進(jìn)入爐渣，消除硫的有害作用。上述反應(yīng)大部分進(jìn)入爐渣，小部分殘留于鋼中，成為非金屬夾雜，對鋼的小部分殘留于鋼中，成為非金屬夾雜，對鋼的性能不利。性能不利。 錳對碳鋼的機械性能有良好的影響，可提錳對碳鋼的機械性能有良好的影響，可提高強度和硬度。當(dāng)含量

24、不超過高強度和硬度。當(dāng)含量不超過0.8%時，可稍微時，可稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性。提高或不降低鋼的塑性和韌性。 脫氧劑中的脫氧劑中的Mn和和Si總有一部分溶于鋼液中，總有一部分溶于鋼液中，冷至室溫后即溶于鐵素體中，起到固溶強化作冷至室溫后即溶于鐵素體中，起到固溶強化作用。此外，用。此外，Mn還可以溶入滲碳體中，形成還可以溶入滲碳體中，形成(Fe, Mn)3C。 當(dāng)鋼中的當(dāng)鋼中的Si含量小于含量小于0.5%時，是有益元素。時，是有益元素。Si溶于鐵素體中起到固溶強化作用。但含量較溶于鐵素體中起到固溶強化作用。但含量較高時，將使鋼的塑性和韌性下降。高時，將使鋼的塑性和韌性下降。 (二二) 硫

25、的影響硫的影響 一般情況下，一般情況下，S在鋼中是有害元素，它是在鋼中是有害元素，它是由礦石和燃料帶入鋼中。只能溶于鋼液中，在由礦石和燃料帶入鋼中。只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以FeS夾雜物的夾雜物的形式存在晶界上（嚴(yán)重的偏析）。最大的危害形式存在晶界上（嚴(yán)重的偏析）。最大的危害是引起是引起“熱脆熱脆”。 原因是形成（原因是形成（-Fe+FeS）共晶，熔點為）共晶，熔點為989。當(dāng)鋼材在。當(dāng)鋼材在800-1000 oC進(jìn)行鍛造時，晶進(jìn)行鍛造時，晶界處的界處的FeS塑性差而使鋼的脆性增大。塑性差而使鋼的脆性增大。 而當(dāng)鋼在而當(dāng)鋼在1000-1200 進(jìn)

26、行壓力加工時，由進(jìn)行壓力加工時，由于（于（-Fe+FeS）共晶已經(jīng)熔化，會使鋼沿著奧）共晶已經(jīng)熔化，會使鋼沿著奧氏體晶界開裂而變脆，即氏體晶界開裂而變脆，即“熱脆熱脆”。 防止熱脆的辦法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)姆乐篃岽嗟霓k法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腗n，由于由于Mn與與S的化學(xué)親和力大于的化學(xué)親和力大于Fe，優(yōu)先形成，優(yōu)先形成MnS，MnS的熔點為的熔點為1600，高于熱加工溫度，高于熱加工溫度，避免熱脆的發(fā)生。避免熱脆的發(fā)生。 硫能提高鋼的切削加工性能。在易切削鋼硫能提高鋼的切削加工性能。在易切削鋼中，含中，含S量一般為量一般為0.15-0.3%，同時加入，同時加入0.6-1.2%Mn。(三三) 磷的影

27、響磷的影響 P在鋼中是有害雜質(zhì)元素，它是由礦石和生在鋼中是有害雜質(zhì)元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的，磷在固態(tài)鋼中有一定的鐵等煉鋼原料帶入的，磷在固態(tài)鋼中有一定的溶解度，固溶強化作用很強，但同時劇烈地降溶解度，固溶強化作用很強，但同時劇烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為“冷脆冷脆”。 易切削鋼中加入易切削鋼中加入P，可使鐵素體適當(dāng)脆化。，可使鐵素體適當(dāng)脆化。還可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性能，特別是還可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性能，特別是同時含有同時含有Cu的情況下，作用更加顯著。的情況下，作用更加顯著。(四四) 氮、氫、氧等微量氣體的影響氮、氫、氧等微量

28、氣體的影響 1、氮會引起鋼的時效脆性（藍(lán)脆性）、氮會引起鋼的時效脆性（藍(lán)脆性） 氮在奧氏體中的溶解度較大，而在鐵素體中的溶氮在奧氏體中的溶解度較大，而在鐵素體中的溶解度很小，且隨溫度的降低而減小。當(dāng)鋼材由高溫快解度很小，且隨溫度的降低而減小。當(dāng)鋼材由高溫快速冷卻時，過剩的氮由于來不及析出而過飽和固溶于速冷卻時，過剩的氮由于來不及析出而過飽和固溶于鐵素體中，則在室溫長時間放置或稍行加熱時，將有鐵素體中，則在室溫長時間放置或稍行加熱時，將有氮化鐵由鐵素體中析出，使低碳鋼的強度和硬度提高，氮化鐵由鐵素體中析出，使低碳鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低。而塑性和韌性降低。 加入鋁、鈦形成加入鋁、鈦形

29、成AlN和和TiN，可以消除鋼中的時效，可以消除鋼中的時效脆性。脆性。 2、氫會引起氫脆和白點，使材料的韌性大、氫會引起氫脆和白點，使材料的韌性大大降低，是非常嚴(yán)重的缺陷。大降低，是非常嚴(yán)重的缺陷。 3、氧主要以各種氧化物夾雜物存在于鋼中，、氧主要以各種氧化物夾雜物存在于鋼中，如如FeO、A12O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等，等，對鋼的塑性、韌性、疲勞強度等危害很大。對鋼的塑性、韌性、疲勞強度等危害很大。l工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。l碳素鋼碳素鋼是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼合金鋼是

30、指為了提高鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。素所獲得的鐵基合金。 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼 按按 爐爐 別別 分分沸騰鋼：沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時脫氧不充分，澆注時C C與與OO反應(yīng)發(fā)反應(yīng)發(fā)鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，

31、組織致密，成材率低。脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。介于前兩者之間。生生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。按脫氧程度分按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過共析鋼過共析鋼 按退火組織分按退火組織分電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機器用鋼機器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)

32、構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能能 鋼鋼擠壓模具擠壓模具 根據(jù)鋼液脫氧情況和凝固時析出一氧化碳的根據(jù)鋼液脫氧情況和凝固時析出一氧化碳的程度，可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼及介于兩者之間的半程度，可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼及介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼。一、鎮(zhèn)靜鋼一、鎮(zhèn)靜鋼 鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁進(jìn)行充分脫氧，鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁進(jìn)行充分脫氧，使氧含量不超過使氧含量不超過0.01(一般為一般為0.0020.003)以以至鋼液在凝固時不析出一氧化碳?xì)怏w，得到成分比至鋼液在凝固時不析出一氧化碳?xì)怏w，得到成分比較均勻，組織比較致密的

33、鋼錠，叫較均勻，組織比較致密的鋼錠，叫鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼。 鋼錠的組織和缺陷鋼錠的組織和缺陷 鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的宏觀組織與純?nèi)珜勹T錠基本相鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的宏觀組織與純?nèi)珜勹T錠基本相同，也是由同，也是由表面細(xì)晶區(qū)表面細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)柱狀晶區(qū)和和中心等軸晶區(qū)中心等軸晶區(qū)組成。此外，在鋼錠下部往往還有一個由等軸細(xì)晶組成。此外，在鋼錠下部往往還有一個由等軸細(xì)晶粒所組成的致密的粒所組成的致密的沉積錐體沉積錐體。 由于固溶體的選擇結(jié)晶，后結(jié)晶的鑄錠上部含由于固溶體的選擇結(jié)晶，后結(jié)晶的鑄錠上部含有低熔點的硫磷雜質(zhì)比較多。有低熔點的硫磷雜質(zhì)比較多。 鎮(zhèn)靜鋼的缺陷主要有縮孔、縮松、偏析、氣泡、鎮(zhèn)靜鋼的缺陷主要有縮孔、縮松、偏析、氣泡、雜夾等。雜夾等。1縮孔縮孔 2氣泡氣泡 3縮松縮松 4表面細(xì)晶區(qū)表面細(xì)晶區(qū)5柱狀晶區(qū)柱狀晶區(qū) 6中心等軸晶區(qū)中心等軸晶區(qū) 7下部錐體下部錐體二、沸騰鋼二、沸騰鋼 沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，在冶煉末期沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，在冶煉末期僅用僅用Mn鐵進(jìn)行輕度脫氧，使相當(dāng)數(shù)量的氧鐵進(jìn)行輕度脫氧，使相當(dāng)數(shù)量的氧(0.030.07)殘留在鋼液中，鋼液注