機(jī)械專業(yè)工程材料學(xué)章

機(jī)械專業(yè)工程材料學(xué)章第1頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)Fe—Fe3C相圖一、Fe—Fe3C相圖中的組元（一）鐵：鐵是元素周期表中的第26個(gè)元素，相對原子質(zhì)量為55.85，屬于過渡族元素，在一個(gè)大氣壓下，它的熔點(diǎn)為1538℃，在2738℃時(shí)氣化，在20℃時(shí)的密度為7.87g/cm3。

1.1純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：

同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：當(dāng)外部條件（如溫度、壓強(qiáng)）改變時(shí)，有些金屬可以由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)變叫做晶體的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。δ-Fe→γ-Fe→α-Fe第2頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1、純鐵在1538℃開始結(jié)晶為δ-Fe(bcc)。2、當(dāng)溫度冷卻到1394℃時(shí)，發(fā)生δ-Fe→γ-Fe的轉(zhuǎn)變，此種轉(zhuǎn)變也叫A4轉(zhuǎn)變。（γ-Fe為fcc）。3、當(dāng)溫度繼續(xù)冷卻到912℃時(shí)，發(fā)生γ-Fe→α-Fe的轉(zhuǎn)變，此種轉(zhuǎn)變也叫做A3轉(zhuǎn)變。（α-Fe為bcc結(jié)構(gòu)）綜上所述：鐵有三種同素異晶狀態(tài)：δ-Fe、γ-Fe、α-Fe第3頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月4、α-Fe在770℃將發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變，由高溫的順磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蔫F磁狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)變叫做A2轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度稱為鐵的居里點(diǎn).發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變時(shí)，鐵的晶格類型不變。第4頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2純鐵的性能與應(yīng)用：工業(yè)純鐵的含鐵量WFe=99.8~99.9%，含有0.1~0.2%的雜質(zhì)，其中主要是碳。性能特點(diǎn)—強(qiáng)度低、硬度低、韌性、塑性好抗拉強(qiáng)度σb：180~230MPa

屈服強(qiáng)度σ0.2：100~178MPa

延伸率δ：30~50%

斷面收縮率ψ：70~80%

沖擊韌性αK：1.5~2MJ/cm2

硬度HBS：50~80

很少作結(jié)構(gòu)材料，它的主要用途是利用它的鐵磁性，作為各種儀器、儀表的鐵芯。第5頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）滲碳體Fe3C

:Fe與C的間隙化合物，含碳量為6.69%,一般用Fe3C或Cm表示,它的復(fù)雜晶格屬正交晶系；2.1滲碳體的性能：性能特點(diǎn)—熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。抗拉強(qiáng)度σb=30MPa硬度800HBak=0ψ=0δ=0在室溫平衡狀態(tài)下，鐵碳合金中的碳基本上是以Fe3C的形式存在。230℃以下鐵磁性第6頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月二、Fe—Fe3C相圖中的基本相

（一）α相鐵素體F

：（碳在α-Fe中的間隙固溶體bcc常用F或α表示，σb↓,HB↓,δ↑,αk↑,鐵磁性（室溫：C%=0.0008%,

727度:C%=0.0218%）

所以工業(yè)純鐵在室溫時(shí)的組織大約為100%F。（二）奧氏體：（C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體）fcc常用A或γ表示，HB↓,δ↑,順磁性A的最大溶解度為2.11%(在1148℃時(shí)實(shí)現(xiàn)的)。（三）δ鐵素體：（C固溶到δ–Fe中的間隙固溶體）bcc順磁性（四）滲碳體：性能特點(diǎn)—熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。（五）液相：在熔化溫度以上，鐵和碳所形成的均勻的液體，即液相。第7頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵碳合金相圖第8頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月三、Fe—Fe3C相圖分析（一）相圖中的點(diǎn)：第9頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）相圖中的線：

液固相線：ABCD為液相線、AHJECF為固相線；三條水平線：HJＢ—包晶轉(zhuǎn)變線、ECF—共晶轉(zhuǎn)變線、PSK—共析轉(zhuǎn)變線；MO為鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變線；230℃虛線為滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變線。相區(qū)：5個(gè)單相區(qū)，7個(gè)兩相區(qū)，3條三相水平線第10頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月三條水平恒溫轉(zhuǎn)變線：（1）包晶轉(zhuǎn)變（水平線HJB）：

即：在1495℃的恒溫下，成分為B點(diǎn)（WC=0.53%）的液相與成分為H點(diǎn)（WC=0.09%）δ鐵素體發(fā)生包晶反應(yīng)，生成成分為J點(diǎn)（WC=0.17%）的奧氏體，此反應(yīng)只能在WC=0.09~0.53%的鐵碳合金中發(fā)生。

包晶轉(zhuǎn)變第11頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）共晶反應(yīng)（水平線ECF）：萊氏體Ld共晶轉(zhuǎn)變?nèi)R氏體Ld：A與Fe3C的機(jī)械混合物成分：4.3%C性能：硬而脆塑性極差形態(tài)：點(diǎn)狀、短條狀A(yù)分布于Fe3C基體上此反應(yīng)只能在WC=2.11~6.69%的鐵碳合金中發(fā)生。第12頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月AS0.77

FP0.0218+Fe3C或A0.77

P0.77727℃727℃（3）共析轉(zhuǎn)變（水平線PSK）：

凡是含碳量大于0.0218%的鐵碳合金都會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。

其中，PSK線稱為共析線，也叫A1線；共析轉(zhuǎn)變珠光體P：F與Fe3C的機(jī)械混合物成分：0.77%C性能：適中，介于F和Fe3C之間抗拉強(qiáng)度σb=770MPa延伸率δ=20％～35％硬度180HBak=3×10～4×10J/㎡斷面收縮率ψ=40％～60％形態(tài)：層片狀，粒狀珠光體P第13頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月三條重要的特性曲線：GS線：又稱為A3線，它是在冷卻過程中由奧氏體中析出鐵素體的開始線。（GS線是由G點(diǎn)（A3點(diǎn)）演變而來的，隨著含碳量的增加，奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度逐漸下降，從而由A3點(diǎn)演變?yōu)锳3線）。ES線：碳在奧氏體中溶解度曲線。碳在奧氏體中的最大溶解度為2.11%(在1148℃時(shí)實(shí)現(xiàn)的)，而在727℃的溶解度只為0.77%，所以含碳量大于0.77%的鐵碳合金從1148℃冷卻到727℃時(shí)，都會(huì)從奧氏體中析出Fe3C，叫做二次滲碳體（Fe3CⅡ），以區(qū)別從液相中直接結(jié)晶出的一次滲碳體（Fe3CⅠ）。ES線也叫Acm線。第14頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月PQ線：是碳在鐵素體中的溶解度曲線。從該曲線上看，碳在鐵素體中的最大溶解度是0.0218%(在727℃實(shí)現(xiàn)的),在室溫時(shí)僅為0.008%。所以，當(dāng)鐵素體從727℃冷卻下來時(shí)，要從鐵素體中析出滲碳體，叫做Fe3CⅢ。

注意：

Fe3CⅠ、

Fe3CⅡ、

Fe3CⅢ僅在來源與分布上有所不同，并無本質(zhì)區(qū)別，其含碳量、晶體結(jié)構(gòu)和本身的性質(zhì)均相同。第15頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）相圖中的面：ABCD以上—液相區(qū)（L）、AHNA—δ固溶體區(qū)（δ）、NJESGN—奧氏體區(qū)（A或γ）、GPQG—鐵素體區(qū)（F或α）、DFKL—滲碳體區(qū)（Fe3C或Cm）；共五個(gè)單相區(qū)。同時(shí)，相圖中還有七個(gè)兩相區(qū)，它們是：L+δ、L+γ、L+

Fe3C、δ+γ、α+γ、γ+Fe3C、α+Fe3C；第16頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵碳合金分類工業(yè)純鐵

<0.0218%C鋼0.0218-2.11%C亞共析鋼0.0218-0.77%C共析鋼0.77%C過共析鋼0.77-2.11%C白口鑄鐵（生鐵）2.11-6.69%C碳以滲碳體的形式存在,斷口呈白亮色,叫做白口鑄鐵)亞共晶白口鑄鐵2.11-4.3%C共晶白口鑄鐵4.3%C過共晶白口鑄鐵4.3-6.69%C第17頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月四、典型合金的平衡結(jié)晶過程

1、工業(yè)純鐵：合金①是WC=0.01%的工業(yè)純鐵,在其冷卻過程中與相圖交了1、2、3、4、5、6、7共七個(gè)點(diǎn)。其結(jié)晶過程如圖所示：1點(diǎn)溫度以上是液相的冷卻；

1~2溫度區(qū)間，按勻晶結(jié)晶出δ固溶體；

2~3溫度區(qū)間是δ的簡單冷卻；溫度到達(dá)3點(diǎn)，開始發(fā)生固溶體的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由δ→γ，γ的晶核優(yōu)先在δ相的晶界上形核并長大，此轉(zhuǎn)變在4點(diǎn)結(jié)束。4~5溫度區(qū)間是γ的簡單冷卻；奧氏體冷到5點(diǎn)，發(fā)生γ→α的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在6點(diǎn)結(jié)束。此時(shí)，奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。6~7溫度區(qū)間是α的簡單冷卻；冷到7點(diǎn)時(shí)，碳在α中溶解度達(dá)到飽和，將從α中析出Fe3CⅢ；溫度降到7點(diǎn)以下，F(xiàn)e3CⅢ不斷析出。所以工業(yè)純鐵的室溫組織是：F+Fe3CⅢ第18頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2、共析鋼：如圖4-2所示，合金②為WC=0.77%的共析鋼，它在冷卻過程中與相圖交了共三個(gè)點(diǎn)1點(diǎn)溫度以上為液相的簡單冷卻；1~2點(diǎn)溫度區(qū)間，按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。2~3點(diǎn)溫度區(qū)間，奧氏體的簡單冷卻；溫度冷到3點(diǎn)時(shí)，溫度為727℃，A的成分為0.77%，此時(shí)會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變：AS→FP+Fe3C，形成珠光體P（P中的Fe3C叫做共析滲碳體）；第20頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度冷到3點(diǎn)以下，F(xiàn)中會(huì)析出Fe3CⅢ，但它在共析鐵素體和共析滲碳體的相界面上形成并與共析滲碳體連在一起，數(shù)量也很少，在顯微鏡下很難分辨，所以可以將其忽略。所以，共析鋼的室溫組織為P，如圖所示。P中的鐵素體和滲碳體的相對含量可以用杠桿定律計(jì)算：第21頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)共析鋼(C%=0.77%)結(jié)晶過程室溫組織:

層片狀

P

(

F

+

共析

Fe3C

) 500×P中各相的相對量：Fe3C%=(0.77–xF)

/(6.69–xF)

≈0.77

/6.69=12%F%≈1–

12%=88%珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe3C

和

F

之間。第23頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3、亞共析鋼：

如圖所示，合金③為WC=0.45%的亞共析鋼，它在冷卻過程中與相圖交了5個(gè)點(diǎn)，其結(jié)晶過程如圖：溫度在1點(diǎn)以上是液相的簡單冷卻；在1~2溫度區(qū)間，該合金按勻晶結(jié)晶出δ固溶體；溫度冷到2點(diǎn)時(shí)，δ固溶體的含碳量為0.09%，L的含碳量為0.53%，溫度冷到1495℃，此時(shí)會(huì)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：LB+δH→AJ

，形成A。因?yàn)楹辖鸬暮剂看笥?.17%，所以，包晶轉(zhuǎn)變結(jié)束后，還有液相剩余。在2~3溫度區(qū)間，L繼續(xù)結(jié)晶為A，冷到3點(diǎn)時(shí)，合金全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳。第24頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3~4溫度區(qū)間，為A的簡單冷卻；冷到4點(diǎn)，碰到GS線，開始發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，從A中析出F，在F的量逐漸增加的同時(shí)，他們的成分也發(fā)生變化，F(xiàn)沿GP線變化，A沿GS線變化；冷到5點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)的成分為0.0218%，我們將此時(shí)形成的F叫做先共析鐵素體；A的成分為0.77%，溫度為727℃，所以發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，AS→FP+Fe3C，生成P。5點(diǎn)以下，先共析鐵素體和珠光體中鐵素體都會(huì)出Fe3CⅢ，但其數(shù)量太少，也忽略不計(jì)了。所以，亞共析鋼的室溫組織為F先+P，如圖所示。

第25頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月

下面我們用杠桿定律計(jì)算WC=0.45%的亞共析鋼的組織組成物與相組成物的相對含量：注意：組織組成物與相組成物的區(qū)別WC=0.45%的碳鋼的室溫組織組成物的相對含量為：WC=0.45%的碳鋼的室溫相組成物的相對含量為：第26頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.亞共析鋼第27頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)亞共析鋼

(C%=0.4%)結(jié)晶過程室溫組織:

F

+

P，500×各組織組成物的相對量：P%=(0.4–0.0218)

/(0.77–0.0218

)

≈51%

F%≈1–

51%=49%各相的相對量：Fe3C%≈0.4

/6.69=6%

F%≈1–6%=94%第30頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月4、過共析鋼：合金④為WC=1.2%的過共析鋼，在冷卻過程中它與相圖交了4個(gè)點(diǎn)，溫度在1點(diǎn)以上是液相的簡單冷卻；1~·2溫度區(qū)間按勻晶析出A，在2點(diǎn)全部變?yōu)閱蜗郃；2~3溫度區(qū)間為A的簡單冷卻；冷到3點(diǎn)碰到ES線，開始從A中析出Fe3CⅡ；第31頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3~4溫度區(qū)間，F(xiàn)e3CⅡ不斷沿A晶界呈網(wǎng)狀析出，此時(shí)，A的成分也沿著ES線變化；溫度降到4點(diǎn)，A的含碳量為0.77%，溫度為727℃，將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變AS→FP+Fe3C，生成P；所以，過共析鋼的室溫組織為Fe3CⅡ+P，如圖4.14所示。在過共析鋼中，F(xiàn)e3CⅡ的數(shù)量隨著鋼的含碳量的增加而增加，在WC=2.11%，它的數(shù)量達(dá)到最大：第32頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)過共析鋼

(C%=1.2%)結(jié)晶過程室溫組織:

P

+

Fe3CII

400×各組織組成物的相對量：Fe3CII%=(1.2–0.77)

/(6.69–0.77

)

≈7%

P%≈1–

7%=93%各相的相對量：Fe3C%≈1.2

/6.69=18%

F%≈1–18%=82%第35頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月5、共晶白口鐵：合金⑤為WC=4.3%的共晶白口鐵，在冷卻過程中，它與相圖交了2個(gè)點(diǎn)，溫度在1點(diǎn)以上是液態(tài)的簡單冷卻；合金冷卻到1點(diǎn)時(shí)，溫度為1148℃，會(huì)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，LC→AE+

Fe3C，即形成Ld；（此時(shí)生成的滲碳體叫做共晶滲碳體）。在1~2溫度區(qū)間，A沿ES線變化，碳在A中的溶解度不斷下降，從而不斷的析出Fe3CⅡ（依附在共晶滲碳體之上，難以分辨）；第36頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度降至2點(diǎn)，會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，AS→FP+Fe3C（727℃），生成珠光體。所以，室溫組織為P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶，為P分布在共晶滲碳體基體上，室溫下的組織保持了在高溫下共晶轉(zhuǎn)變所形成的Ld的形態(tài)特征，只是組成物發(fā)生了變化，將室溫萊氏體叫做變態(tài)萊氏體或低溫萊氏體，用Ld’（P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶）表示；它的形貌如圖所示；第37頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月6、亞共晶白口鐵：合金⑥為WC=5.0%的亞共晶白口鐵，在冷卻過程中與相圖交了3個(gè)點(diǎn)，1~·2溫度區(qū)間，L→A；（又叫做A先）溫度冷至2點(diǎn)，剩余的L發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成Ld；2~3溫度區(qū)間，A→Fe3CⅡ；（A共晶→Fe3CⅡ；A先→Fe3CⅡ

）；到達(dá)3點(diǎn)，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，同樣A共晶、A先均發(fā)生轉(zhuǎn)變；所以，室溫組織為P+(Fe3CⅡ)+Ld’；如圖所示；第39頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月7、過共晶白口鐵：合金⑦為WC=5.0%的過共晶白口鐵.1~·2溫度區(qū)間，L→Fe3CⅠ；到達(dá)2點(diǎn)，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成Ld；以下的轉(zhuǎn)變與共晶白口鐵相同；所以，室溫組織為Fe3CⅠ+Ld’；第42頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月7.過共晶白口鐵第43頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)碳對鐵碳合金的組織與性能的影響1、碳含量對平衡組織的影響：從相圖中可以看出：任何鐵碳合金在室溫下的平衡組織都是由鐵素體和滲碳體兩相所組成。如圖4-17所示。

隨著含碳量增加，鐵碳合的組織變化如下：F+Fe3CⅢ（工業(yè)純鐵）→F+P（亞共析鋼）→P（共析鋼）→P+Fe3CⅡ（過共析鋼）→P+(Fe3CⅡ)+Ld’（亞共晶白口鐵）→Ld’（共晶白口鐵）→Ld’+Fe3CⅠ（過共晶白口鐵）第45頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月從上面的分析可以看出：鐵碳合金中，隨著含碳量的增加，不僅組織中的滲碳體的相對重量增加，而且滲碳體的形態(tài)和分布也有變化：

當(dāng)WC＜0.0218%時(shí),Fe3CⅢ是從基體相鐵素體的晶界上呈片狀微量析出。當(dāng)WC=0.0218~0.77%時(shí)，鋼發(fā)生了共析轉(zhuǎn)變，生成了珠光體，P中的Fe3C是以片狀形態(tài)分布，并且其數(shù)量隨著含碳量的增加而增加。當(dāng)WC=0.77%時(shí)，組織完全為P。第47頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)WC=0.77~2.11%時(shí),除了有P外，還出現(xiàn)了Fe3CⅡ，它是以網(wǎng)狀沿A晶界析出的。當(dāng)WC=2.11~4.3%時(shí),鋼會(huì)發(fā)生了共晶轉(zhuǎn)變,有萊氏體析出(在萊氏體中共晶滲碳體是連續(xù)的相)并且其數(shù)量隨著含碳量的增加而增加。當(dāng)WC=4.3%時(shí)，全部是萊氏體組織。當(dāng)WC＞4.3%時(shí)，會(huì)從液相中直接析出粗大長條狀的Fe3CⅠ。綜上所述：同一種組成相，如果形成條件改變，盡管本質(zhì)相同，也可形成形態(tài)不同的組織，從而影響性能；（一般認(rèn)為滲碳體為硬脆相，鐵素體為軟韌相）。第48頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月室溫下含碳量與相和組織的關(guān)系第49頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2、碳對力學(xué)性能的影響：如圖4-18所示：一般認(rèn)為滲碳體為硬脆相，鐵素體為軟韌相，合金的性能取決于兩者的配合。當(dāng)它們形成片狀珠光體時(shí)，即得到珠光體的性能，如下：

σb：750MN/mm2；δ：20~25%；HB：180；Ak：42~32J可見，珠光體不僅有較高的強(qiáng)度、硬度，還有一定的塑性和韌性。第50頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月由圖可知：在亞共析鋼中，隨著含碳量的增加，P的數(shù)量增加，所以強(qiáng)度、硬度增加，但塑性、韌性有所下降。當(dāng)WC=0.77%時(shí)，此時(shí)的鐵碳合金的性能即為P的性能。在過共析鋼中，WC=1.0%時(shí)，σb為最大，當(dāng)含碳量再增加，σb將會(huì)減小。（因?yàn)镕e3CⅡ在含碳量大于1%時(shí)，于晶界形成了連續(xù)的網(wǎng)，使鋼的脆性大大增加，從而使強(qiáng)度下降）在白口鐵中，由于含有大量的滲碳體，并且是以滲碳體為基，所以，硬度極高，而強(qiáng)度很低。第51頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月5.鐵碳合金的塑性由F來提供，隨著含碳量的增加，F(xiàn)在減少，所以塑性下降。當(dāng)組織中出現(xiàn)以滲碳體為基的萊氏體時(shí)，塑性大大下降以至于為0。6.沖擊韌性對組織十分敏感，當(dāng)含碳量增加時(shí)，則脆性的滲碳體必定增加，Ak將下降，尤其在出現(xiàn)網(wǎng)狀的滲碳體時(shí)，Ak將顯著下降。7.隨著含碳量的增加，硬度增加。綜上所述：為了保證工業(yè)使用的鐵碳合金具有足夠的強(qiáng)度的同時(shí)，并具有一定的塑韌性，鐵碳合金的含碳量一般不超過1.3%第53頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、對工藝性能的影響:3.1切削加工性能:低碳鋼中的鐵素體較多，塑性、韌性好，容易粘刀，而且切屑不易折斷，因此，切削加工性能不好。高碳鋼中滲碳體多，硬度較高，嚴(yán)重磨損刀具，切削加工性能也不好。中碳鋼硬度和塑性比較適中，切削加工性能較好。一般，鋼的硬度約為250HB時(shí)，具有合適的加工性能。第54頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2可鍛性：

可鍛性是指金屬在壓力加工時(shí),能改變形狀而不產(chǎn)生斷裂的能力。低碳鋼的可鍛性較好，隨含碳量的增加，可鍛性變差。奧氏體具有良好的塑性，把鋼加熱到高溫奧氏體狀態(tài)，具有良好的可鍛性。因此，對材料進(jìn)行大量變形時(shí)，大多都在奧氏體相區(qū)。開鍛溫度不能過高，以免發(fā)生氧化；終鍛溫度不能太低，否則塑性變差，易產(chǎn)生裂紋。白口鑄鐵可鍛性很差。第55頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.鑄造性：流動(dòng)性:液態(tài)金屬充滿鑄型型腔的能力;收縮性:鑄鐵從澆注溫度冷至室溫時(shí),其體積和線尺寸減少的現(xiàn)象偏析:晶內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象.1）流動(dòng)性：鋼液的流動(dòng)性隨含碳量的提高而提高；鑄鐵中，共晶白口鐵的流動(dòng)性最好。2）收縮性：隨含碳量的增加，液態(tài)收縮增大，體積收縮增大，固態(tài)收縮減小。3）枝晶偏析：液相線和固相線的水平距離和垂直距離越大，枝晶偏析越嚴(yán)重?？傊?，位于共晶點(diǎn)附近的鑄鐵，其鑄造性能最好。第56頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)碳鋼1、鋼中常存雜質(zhì)對碳鋼性能的影響：鋼中常存雜質(zhì)有Mn、Si、S、P等；1.1Mn和Si的影響：Mn和Si是煉鋼中必須加入的脫氧劑；用于除去溶于鋼液中的氧，將FeO還原為Fe，形成MnO和SiO2；第57頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月Mn可以用于除S，與鋼液中的S結(jié)合為MnS，減輕S的危害；在碳鋼中Mn的含量通常小于0.8%，Mn大部分溶于F中，形成置換固溶體，強(qiáng)化F，一部分則溶于Fe3C中，形成（Fe,Mn)3C；同時(shí)，Mn還能增加P的相對含量。這些都使鋼的強(qiáng)度增加；Si也溶于F之中，起強(qiáng)化作用，但含量較高時(shí)，會(huì)使塑韌性下降，所以含量一般為小于0.5%。第58頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2S的影響：S是有害雜質(zhì)，是煉鋼時(shí)由礦石、燃料帶到鋼中的，它的最大危害是在熱加工時(shí)開裂，即產(chǎn)生熱脆。

鋼中加入Mn可以一定程度上減少熱脆的發(fā)生。所以，為避免熱脆，鋼中的含硫量必須嚴(yán)格控制：普通碳鋼：含硫量≤0.055%

優(yōu)質(zhì)碳鋼：含硫量≤0.040%

高級優(yōu)質(zhì)碳鋼：含硫量≤0.030%第59頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3P的影響：P也是有害雜質(zhì)，P可以完全溶入F中，使F的強(qiáng)度、硬度提高，但卻劇烈的降低鋼的塑韌性，從而時(shí)鋼變脆，這種現(xiàn)象叫做冷脆。所以，為避免冷脆，鋼中的含磷量必須嚴(yán)格控制：普通碳鋼：含硫量≤0.045%優(yōu)質(zhì)碳鋼：含硫量≤0.040%高級優(yōu)質(zhì)碳鋼：含硫量≤0.035%第60頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2、碳鋼的分類和編號：2.1分類：按含碳量分：按鋼的質(zhì)量分：按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼；低碳鋼：≤0.25％Ｃ；中碳鋼：0.30～0.55％Ｃ；高碳鋼：≥0.60％Ｃ普通碳素鋼：Ｓ≤0.055％、Ｐ