鐵碳合金相圖和碳鋼

鐵碳合金相圖和碳鋼第1頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)純鐵﹑鐵碳合金的組織結構及其性能（P42）

一、純鐵及其同素異構轉變純鐵的同素異構轉變同素異構轉變：物質(zhì)在固態(tài)下，晶體結構隨溫度變化的現(xiàn)象。同素異構轉變屬于相變之一—固態(tài)相變。1、鐵的同素異構轉變：鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結構變化，其變化為：1394℃912℃-Fe?-Fe?-Fe第2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400純鐵的冷卻曲線1394℃1538℃912℃δ-

Fe

α-Feγ-

Febccfccbcc第3頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe的冷卻曲線及相應的晶體結構912℃1394℃1538℃L-Feδ-Feγ-Feα-Fe

液相體心面心體心第4頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月-Fe、-Fe為體心立方結構(BCC)，-Fe為面心立方結構(FCC)。都是鐵的同素異構體。-Fe-Fe1﹑鐵的同素異構轉變第5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2.同素異構轉變（重結晶）的特點1）在固態(tài)下進行；2）同素異構體的晶核優(yōu)先在原來晶粒的晶界處形成；3）同素異構轉變有較大的過冷度；4）同素異構轉變往往要產(chǎn)生較大的內(nèi)應力☆注意重結晶與再結晶的區(qū)別固態(tài)相變的晶界形核第6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鐵碳合金的組織結構及其性能

①碳原子固溶到α-Fe中形成的間隙固溶體，用“F”表示。1、鐵素體鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應用最廣的合金。含碳量為0.0218%～2.11%的稱鋼含碳量為2.11%～6.69%的稱鑄鐵。

②δ相：高溫鐵素體，在1394℃以上存在，碳在δ-Fe中的固溶體稱δ-鐵素體，用“δ”表示。都是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低,在727℃時最大為0.0218%，室溫下僅為0.0008%。第7頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月F的金相組織示意圖鐵素體的室溫組織為明亮多邊形晶粒，性能與純鐵相似；強度、硬度不高、塑性、韌性很好。1、鐵素體第8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、奧氏體1）碳原子固溶到γ-Fe中形成的間隙固溶體，用“A”表示；2）是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148℃時最大為2.11%。

3）奧氏體強度不高，塑性很好。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。4）鋼材熱加工都在區(qū)進行，屬高溫相,碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體第9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3、滲碳體1）鐵與碳形成的間隙化合物，含碳量6.69%，用Fe3C表示；2）室溫相——常作為鋼的第二彌散強化相；3）滲碳體具有高硬度、高脆性、低強度和低塑性；4）Fe3C是一個亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),該反應對鑄鐵有重要意義。第10頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月石墨（G）：

Fe-─C合金中游離存在的碳；石墨的強度、塑性、硬度都很低。3、滲碳體由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體滲碳體組織金相圖第11頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、珠光體（P）1）共析轉變：恒溫下，一種固相同時析出兩種不同成分固相的機械混合物（共析體）。

A0.77

(F+Fe3C)≡P727℃P的金相顯微鏡組織2）珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布,力學性能介于F和Fe3C之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。

第12頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月液相

液相（L）

液態(tài)的鐵碳合金

鑄鐵澆注照片第13頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1）、高溫萊氏體（Ld）

5

、萊氏體2）、低溫萊氏體（Ld'）在727℃以下高溫萊氏體中的奧氏體又發(fā)生共析轉變成珠光體，這時的萊氏體就變成由P和Fe3C組成，成為低溫萊氏體。低溫萊氏體是室溫下的一個基本組織。萊氏體高溫萊氏體是存在于727℃以上的一種基本組織，硬度很高，塑性很差。L4.3(A+Fe3C)≡Ld1148℃共晶轉變第14頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月三、鐵碳合金中的基本組織

相組成:

L、A、F、Fe3C、G；

組織組成:

F、A、Fe3C

、P、Ld、、Ld'相組成和組織組成物總結：第15頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)鐵碳合金相圖（P44）

一、Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖二、對Fe-Fe3C相圖的分析三、典型成分鐵碳合金的結晶過程四、含碳量對鐵碳合金組織與性能的影響五、Fe-Fe3C合金相圖的應用第16頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月一、Fe-C相圖與Fe-Fe3C相圖

鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它們都可以作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時，合金太脆，已無實用價值。實際所討論的鐵碳合金相圖是Fe-Fe3C相圖。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關系的理論基礎,是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據(jù)。第17頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe-C相圖說明Fe3CFe2CFeC溫度FeC(6.69%C)第18頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe-Fe3C相圖的建立FeT°Fe3C第19頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月簡化的Fe-Fe3C相圖第21頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、相圖分析點溫度碳量含義A15380純鐵熔點B14950.53包晶轉變時的液相成分C11484.3共晶點

LC---------(AE+Fe3C)≡LdD12276.69Fe3C熔點E11482.11C在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69共晶Fe3C成分點G9120γ-Fe-----α-Fe同素異構轉變點H14950.09C在δ-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶成分點

LB+δH--------AJK7276.69共析Fe3C成分點N13940δ-Fe-----γ-Fe同素異構轉變點P7270.0218C在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析點

AS---------(FP+Fe3C)≡PQ室溫0.0008

（一）狀態(tài)圖中的特性點（P45）第22頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、相圖分析主要線溫度（℃）含義ABCD1538~1227液相線AHJECF1538~1148固相線HJB1495包晶轉變線ECF1148共晶線PSK727共析線

A1ES1148~727C在γ-Fe中的溶解度線

AcmPQ727~600C在α-Fe中的溶解度線

GS912~727A向F轉變的開始線

A3GP912~727A向F轉變的終了線（二）狀態(tài)圖中的特性線第23頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月相圖分析一次滲碳體Fe3CI：從液相（L）直接結晶出來。二次滲碳體Fe3CII：從A（γ）中析出。三次滲碳體Fe3CIII：從F（α）中析出。第24頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)

Fe-Fe3C相圖的組元Fe——α–Fe、δ-Fe(bcc)和γ-Fe(fcc) 強度、硬度低，韌性、塑性好。Fe3

C——熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。(2)

Fe-Fe3

C相圖的相Fe3C（CemCm，滲碳體）——復雜晶體結構液相

Lδ相（高溫鐵素體）——δ–Fe（C）固溶體γ相（A，奧氏體）——γ-Fe（C）固溶體α相（F，鐵素體）——α-Fe（C）固溶體Fe-Fe3C

相圖第25頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）相圖中的相區(qū)（P46）1﹑組元：Fe、Fe3C2﹑單相區(qū)5個：L、δ、A、F、Fe3C3﹑雙相區(qū)7個：δ+L、δ+A、A+L、L+Fe3C、A+Fe3C、A+F、F+Fe3C4﹑三相區(qū)3個：L+δ+A、L+A+Fe3C、A+F+Fe3C

包晶線共晶線共析線第26頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月簡化

Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe

Fe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd'Ld＇+Fe3CⅠP+Ld'+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)第27頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe

Fe3C

T°簡化Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CLdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd′K(P+Fe3C)P+Ld'+Fe3CⅡLd′+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)第28頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月三、典型成分鐵碳合金的結晶過程1、工業(yè)純鐵

Wc≤0.0218%2、碳素鋼

0.0218%＜Wc≤2.11%

1）共析鋼

Wc=0.77%

2）亞共析鋼

0.0218%＜Wc＜0.77%

3）過共析鋼

0.77%＜Wc≤2.11%3、白口鑄鐵

2.11%＜Wc＜6.69%

1）共晶白口鑄鐵

Wc=4.3%

2）亞共晶白口鑄鐵

2.11%＜Wc＜4.3%

3）過共晶白口鑄鐵4.3%＜Wc＜6.69%（一）鐵碳合金的分類（P46）第29頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1、工業(yè)純鐵在平衡狀態(tài)下的結晶過程顯微組織照片1點以上

L；1~2點

L+δ

；2~3點δ鐵素體相；

3~4點

δ+A；4~5點

A；5~6點

A+F；6~7點

F；7點以下

F+Fe3CIII；

室溫下：相組成物F、Fe3C

三﹑典型合金的結晶過程第30頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月合金液體在1～2點間轉變?yōu)椋?～4點間→，5～6點間→。到7點，從中析出Fe3C。NSJBHL+++1、工業(yè)純鐵的結晶過程

第31頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1、工業(yè)純鐵的結晶過程第32頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月隨溫度下降，F(xiàn)e3CⅢ量不斷增加，合金的室溫下組織為F+Fe3CⅢ。室溫下Fe3CⅢ最大量為:從鐵素體中析出的滲碳體稱三次滲碳體，用Fe3CⅢ表示。Fe3CⅢ以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。1、工業(yè)純鐵的結晶過程第33頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、共析鋼在平衡狀態(tài)下的結晶過程1點以上

L；

1~2點

L+A；

2~3點

A；3點

共析轉變AS(FP+Fe3C)≡P（片層狀分布）共析鐵素體共析滲碳體珠光體團3~4點

F+Fe3CIII+Fe3C

≡P室溫下：相組成物:F、Fe3C；組織組成物:P727℃上第34頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月合金液體在1～2點間轉變?yōu)?。到S點發(fā)生共析轉變：S?P+Fe3C,

全部轉變?yōu)橹楣怏w。2、共析鋼的結晶過程第35頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、共析鋼的結晶過程第36頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月珠光體在光鏡下呈指紋狀，相變結束時，珠光體中相的相對質(zhì)量百分比為：珠光體珠光體中的滲碳體稱共析滲碳體。S點以下，共析中析出Fe3CⅢ，與共析Fe3C結合不易分辨。室溫組織為P。2、共析鋼的結晶過程第37頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月室溫下，珠光體中兩相的相對質(zhì)量百分比是多少？Q432192、共析鋼的結晶過程第38頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

1點以上

L；

2點

包晶轉變δ0.09+L0.53A0.17

1~2點

L+δ；5點

共析轉變A0.77(FP+Fe3C)≡P

2~3點

A+L；5~6點

F+Fe3CIII+P——F+P3~4點

A；（Fe3CIII含量很少，可以忽略不計）

4~5點

A+F；室溫下：相組成物F、Fe3C；組織組成物F、P1495℃727℃3、亞共析鋼在平衡態(tài)下的結晶過程第39頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

0.09~0.53%C亞共析鋼冷卻時發(fā)生包晶反應。以0.4%C的鋼為例：合金在4點以前通過勻晶—包晶—勻晶反應全部轉變?yōu)?。?點，由中析出。到5點,成分沿GS線變到S點發(fā)生共析反應，轉變?yōu)橹楣怏w。溫度繼續(xù)下降，中析出Fe3CⅢ，由于與共析Fe3C結合，且量少，忽略不計。

3.亞共析鋼的結晶過程第40頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3、亞共析鋼的結晶過程第41頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月共析溫度下相的相對質(zhì)量為：

組織組成物的相對質(zhì)量為：

S’3、亞共析鋼的結晶過程各相的相對量：Fe3C%≈(0.4-0.0218)/(6.69-0.0218)≈5.7%

F%≈1–5.7%=94.3%各組織組成物的相對量：P%=(0.4–0.0218)

/(0.77–0.0218

)

≈51%

F%≈1–51%=49%第42頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月含碳量的估算:（F—白色P—黑色）通過光學顯微鏡觀察估計某一鐵碳合金中的P所占比例，可用杠桿定律估算出該合金的WC即：WC=0.77%QP亞共析鋼顯微照片利用平衡組織中珠光體所占的面積百分比，可以近似估算亞共析鋼的含碳量:

C%=P面積%×0.77%(忽略中含碳量，P面積%=QP)第43頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月S'室溫下相的相對質(zhì)量百分比為：室溫下組織組成物的相對質(zhì)量百分比為：3、亞共析鋼的結晶過程第44頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月含0.45%C鋼的組織含0.20%C鋼的組織含0.60%C鋼的組織亞共析鋼室溫下的組織為F+P。在0.0218~0.77%C

范圍內(nèi)珠光體的量隨含碳量增加而增加。第45頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、過共析鋼的結晶過程（wc=1.2%）

1點以上

L；

4點共析轉變A0.77(FP+Fe3C)≡P

1~2點

L+A；

4~5點

P+Fe3CII

2~3點

A；

室溫下：相組成物F、Fe3C3~4點

A+Fe3CII；

組織組成物P、Fe3CII

727℃顯微組織照片第46頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、過共析鋼的結晶過程（1）﹑合金在1～2點轉變?yōu)?/p>

，到3點,

開始析出Fe3C。從奧氏體中析出的Fe3C稱二次滲碳體，用Fe3CⅡ表示,其沿晶界呈網(wǎng)狀分布。（2）﹑溫度下降，F(xiàn)e3CⅡ量增加。到4點，

成分沿ES線變化到S點，余下的轉變?yōu)镻。在共析溫度下Fe3CⅡ的相對量？第47頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）﹑過共析鋼室溫組織為P+

Fe3CⅡ。Fe3CⅡ量隨含碳量而增加,含碳量為2.11%時,Fe3CⅡ量最大：含1.2%C鋼的組織4、過共析鋼的結晶過程第48頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月12345S'4、過共析鋼的結晶過程室溫下兩相的相對質(zhì)量百分比：室溫下兩組織組成物的相對質(zhì)量百分比：Fe3CII%)

≈7%;P%≈1–7%=93%第49頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、過共析鋼的結晶過程第50頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1148℃1點以上：L；1點：共晶轉變L4.3

(A2.11+Fe3C)≡Ld；1~2點：A+Fe3CII+Fe3C≡Ld二次滲碳體與共晶滲碳體混成一體；

2點；共析轉變A0.77

(FP+Fe3C)≡P；

2~3點：

(P+Fe3CII+Fe3C)≡Ld′；室溫下：相組成物

F、Fe3C；滲碳體的基體上分布著樹枝狀的珠光體

組織組成物：Ld′727℃5、共晶白口鑄鐵的結晶過程顯微組織照片第51頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Fe3C合金冷卻到C點發(fā)生共晶反應全部轉變?yōu)槿R氏體(Le),萊氏體是共晶

與共晶Fe3C的機械混合物,呈蜂窩狀。5、共晶白口鑄鐵的結晶過程

第52頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶轉變結束時，兩相的相對質(zhì)量百分比為:C點以下,

成分沿ES線變化，共晶

將析出Fe3CⅡ。Fe3CⅡ與共晶Fe3C

結合，不易分辨。1'2Fe3C第53頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度降到2點,

成分達到0.77%,

此時,相的相對質(zhì)量:在2點，共晶

發(fā)生共析反應，轉變?yōu)橹楣怏w，這種由P與Fe3C組成的共晶體稱低溫萊氏體，用Le′表示。2點以下，共晶體中P的變化同共析鋼。5、共晶白口鑄鐵的結晶過程

S第54頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月5、共晶白口鑄鐵的結晶過程：第55頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月共晶白口鑄鐵室溫組織為Le′，(P+Fe3C),

它保留了共晶轉變產(chǎn)物的形態(tài)特征。室溫下兩相的相對質(zhì)量百分比為：5﹑共晶白口鑄鐵的結晶過程第56頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1點以上：L；1~2點：L+A；2點：共晶轉變L4.3

(A2.11+Fe3C)≡Ld2~3點：A+Fe3CII+Ld；3點：先共晶A共析轉變

A0.77(FP+Fe3C)≡PLdLd'3~4點：P+Fe3CII+Ld'；室溫下：相組成物：F、Fe3C；

組織組成物：P、Fe3CII、Ld′

1148℃727℃6、亞共晶白口鐵的相變過程（P49）顯微組織照片第57頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月合金在1~2點間析出。到2點，液相成分變到C點,并轉變?yōu)長e。2~3點間從中析出Fe3CⅡ，一次的Fe3CⅡ被共晶襯托出來。到3點，轉變?yōu)镻。6、亞共晶白口鐵的結晶過程第58頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月6、亞共晶白口鐵的結晶過程第59頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月亞共晶白口鐵室溫組織為P+Fe3CⅡ+Le'。室溫下組織組成物相對質(zhì)量百分比為：ECFD1234N室溫下相的相對質(zhì)量百分比?6、亞共晶白口鐵的結晶過程第60頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1點以上：L；1~2點：L+Fe3CI（先共晶滲碳體，呈粗大條狀）2點：共晶轉變L4.3(A2.11+Fe3C)≡Ld

；

2~3點：Fe3CI+Ld；3點：LdLd'、

Fe3CI；3~4點：Fe3CI+Ld'；室溫下：相組成物：F、Fe3C；

組織組成物：Ld'、Fe3CI

1148℃6、過共晶白口鐵的相變過程（P49）過共晶白口鐵顯微照片第61頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1~2點間從液相中析出Fe3C,

這種滲碳體稱一次滲碳體，用Fe3CⅠ表示，呈粗條片狀。到2點，余下的液相成分變到C點并轉變?yōu)長e。DFK3Fe3C1246﹑過共晶白口鐵的結晶過程第62頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2點以下,Fe3CⅠ成分重量不再發(fā)生變化,Le變化同共晶合金,其室溫組織為Fe3CⅠ+Le′。

第63頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月按組織組成物分區(qū)的Fe-Fe3C相圖第64頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月+Fe3C+Fe3C組織組成物在鐵碳合金相圖上的標注組織組成物與相組成物標注區(qū)別主要在+Fe3C和+Fe3C兩個相區(qū)。+Fe3C相區(qū)中有四個組織組成物區(qū)，+Fe3C相區(qū)中有七個組織組成物區(qū)。第65頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+FL+AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LeLeLe+Fe3CⅠLe’+Fe3CⅠLe’P+Fe3CⅡ+Le’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢC%溫度第66頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月四、含碳量對鐵碳合金組織與性能的影響隨著含碳量增加時，滲碳體不僅數(shù)量增加，形態(tài)和分布也發(fā)生了很大變化。（滲碳體呈小片狀分布在P內(nèi)——網(wǎng)狀分布在A晶界上——形成萊氏體時，滲碳體則成了基體。）（一）含碳量對鐵碳合金組織的影響4.18含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關系為：第67頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1、對熱變形加工性能的影響WC<2.11%時（純鐵與碳素鋼），高溫時可獲得單相A固溶體組織（塑性好），可進行熱變形加工。WC>2.11%時（白口鑄鐵），高低溫區(qū)都有脆硬的萊氏體，不能進行熱變形加工。（二）含碳量對鐵碳合金性能的影響第68頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、對力學性能的影響（1）硬度

WC增加，硬度增加；（2）強度

WC<0.9%時，WC增加，強度提高，WC>0.9%時，WC增加，強度降低；（3）塑性、韌性

WC增加，塑性、韌性下降；為了保證工業(yè)用鋼具有足夠的強度和塑性、韌性，碳素鋼的含碳量一般不超過1.4%

。4.19第69頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3、對物理化學性能的影響WC增加，導熱性下降、抗電化學腐蝕性能下降、焊接工藝性下降、鑄造工藝性下降。第70頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月五、Fe-Fe3C相圖的應用根據(jù)零件的使用性能選擇鋼的成分（鋼號）:

1）要求塑性、韌性好而強度不高的機件——低碳鋼（WC<0.25%）；（如冷沖壓件）

2）要求強度、塑性、韌性等綜合性能好的機件———中碳鋼（WC=0.3%~0.55%）并進行適當?shù)臒崽幚?；（如機床主軸）

3）各種工具用鋼——高碳鋼。（如銼刀）1、在鋼鐵材料選用方面的應用（51）第71頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、在鑄造方面的應用（P51）1）確定合理的澆注溫度

鑄件的合理澆注溫度一般選在液相線以上50~100℃

；2）鑄鐵件的化學成分多選在共晶點附近，此成分的鐵碳合金結晶溫度區(qū)間較小，流動性好、分散縮孔小。

第72頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3、在熱鍛﹑熱軋工藝方面的應用（P52）根據(jù)相圖選擇最佳壓力加工工藝溫度范：（1）鍛造和熱軋的開始溫度一般選在固相線以下200℃左右。（2）停止鍛軋溫度一般要控制在800℃左右。第73頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、在熱處理方面的應用（P52）Fe-Fe3C相圖中的

A1、A3、Acm三條相變線是確定碳素鋼熱處理工藝加熱溫度的依據(jù)。

PSK：

A1GS：A3ES：Acm第74頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)碳鋼（P52）一、常存雜質(zhì)元素對鋼性能的影響；二、碳鋼的分類；三、碳鋼的牌號、主要性能及用途

第75頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月一、常存雜質(zhì)元素對鋼性能的影響鋼中常在雜質(zhì)有：Si、Mn、S、P和氧、氫、氮等氣體。Mn是煉鋼時用錳鐵給鋼液脫氧后而殘余在鋼中的元素。錳有較強的脫氧能力，錳大部分溶于F，使鋼強化，錳對鋼有益。錳能降低S對鋼的危害。一般碳素鋼中把錳控制在0.25%~0.8%范圍內(nèi)。1、Mn的影響（P53）第76頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2、Si的影響Si主要來自原料生鐵和硅鐵脫氧劑。Si比錳脫氧能力強，硅溶于F，提高鋼的強度和硬度，但會使塑性和韌性降低。硅促進Fe3C分解成石墨，若鋼中出現(xiàn)石墨會使鋼的韌性嚴重下降，產(chǎn)生所謂的“黑脆”。硅在碳素鋼中一般控制在0.17~0.37%范圍內(nèi)第77頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3、S的影響S可使鋼的“熱脆”性增加。（S不溶于α-Fe，而以化合物FeS的形式存在，其熔點為1190℃，而FeS又能于Fe形成共晶體分布于晶界上，其熔點僅為985℃。）S對鋼的焊接性能也有不良影響，容易導致焊縫熱裂。所以，S在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于0.05%。但是，S能改善鋼材的切削性能。第78頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、P的影響P會引起鋼的“冷脆”。（P在鋼中全部溶于α-Fe中，使鋼的強度和硬度增高，同時，塑性和韌性顯著降低。當鋼中含P量達0.3%時，鋼完全變脆，這種脆性現(xiàn)象在低溫時更為嚴重。）P還降低鋼的焊接性能。所以，P在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于0.045%。但是，S能改善鋼材的切削性能和耐腐蝕性能。第79頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月5、氣體的影響氧會降低鋼的力學性能，尤其是疲勞強度。對鋼無益，越少越好。N會以氮化物的形式析出，增加鋼的強度和硬度，但會降低鋼的塑性和韌性，使鋼變脆。H會使鋼的脆性顯著增加，稱為“氫脆”。

H會使鋼中產(chǎn)生裂紋，稱為“白點”。鋼中白點第80頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、碳鋼的分類1、按鋼中含碳量分類（1）低碳鋼

WC≦0.25%（2）中碳鋼

0.25%<WC≦0.6%（3）高碳鋼

WC>0.6%2、按碳鋼的質(zhì)量分類（1）普通鋼

WS≦0.05%WP≦0.045%（2）優(yōu)質(zhì)鋼

WS≦0.035%WP≦0.035%（3）高級優(yōu)質(zhì)鋼

WS≦0.02%WP≦0.03%（一）碳素鋼的分類第81頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）碳素鋼的分類3、按鋼的用途分類（1）碳素結構鋼（2）優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼（3）碳素工具鋼（4）一般工程用鑄造碳素鋼件（鑄鋼）第82頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4、按冶煉方法及設備分類高爐煉鐵鑄鐵錠生產(chǎn)鑄鐵件煉鋼生鐵轉爐平爐電爐生產(chǎn)鋼件第83頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）沸騰鋼(boilingsteel)

（F）脫氧不徹底鋼液在澆注僅前進行輕度假脫氧,Wo=0.03%～0.07%,成分偏析較嚴重、組織不致密。機械性能不均勻,沖擊韌性差,常用于要求不高的零件。（2）鎮(zhèn)靜鋼(killedsteel)（Z）脫氧徹底鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進行了充分脫氧,Wo=0.01%左右,成分較均勻、組織較致密。主要用于機械性能要求較高的零件。（3）半鎮(zhèn)靜鋼

(balancedsteel)（b）脫氧程度介于F和Z之間半鎮(zhèn)靜鋼是脫氧過程介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼,是用錳鐵和硅鐵進行脫氧。其質(zhì)量也介于二者之間,可代替部分鎮(zhèn)靜鋼,一般不適于做重要零件。（4）連鑄坯用連鑄機直接生產(chǎn)的鋼坯，優(yōu)點：節(jié)省投資，降低生產(chǎn)成本，提高成材率，改善勞動條件，提高生產(chǎn)率，連鑄坯組織致密，夾雜少。主要缺陷是中心疏松和中心偏析（5）特殊鎮(zhèn)靜鋼

（TZ）進行特殊脫氧5、按冶煉澆注時脫氧劑與脫氧程度分類第84頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月碳鋼性能較好、容易加工、成本低廉，工程上應用