工程材料及材料成型基础4.doc

第四章 铁碳合金第一节 铁碳合金的相结构与性能一、纯铁的同素异晶转变-Fe-Fe-Fe体心 面心 体心同素异晶转变固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。特点： 是形核与长大的过程（重结晶） 将导致体积变化（产生内应力） 通过热处理改变其组织、结构 性能二、铁碳合金的基本相基本相定义力学性能溶碳量铁素体 F碳在-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低，塑性,韧性好最大0.0218%奥氏体 A碳在-Fe中的间隙固溶体硬度低，塑性好最大2.11%渗碳体 Fe3CFe与C的金属化合物硬而脆800HBW,=k=09.69%第二节 铁碳合金相图一、相图分析两组元：Fe、 Fe3C 上半部分图形（二元共晶相图）共晶转变：1148 727L4.3 A2.11+ Fe3C P + Fe3C莱氏体Ld Ld 2、下半部分图形（共析相图） 两个基本相：F、Fe3C共析转变： 727 A0.77 F0.0218 + Fe3C 珠光体P二、典型合金结晶过程分类：工业纯铁（0.0218%C）钢（0.0218-2.11%C）亚共析钢、共析钢（0.77%C）、过共析钢白口铸铁（2.11-6.69%C）亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 1、 共析钢结晶过程L L+A A P(F+Fe3C) 2、 亚共析钢结晶过程L L+A A A+F P+F3、 过共析钢结晶过程L L+A A A+ Fe3C P+ Fe3C4、 共晶白口铸铁结晶过程L Ld(A+Fe3C) Ld(A+Fe3C+ Fe3C) Ld(P+Fe3C+ Fe3C)5、 亚共晶白口铸铁结晶过程L Ld(A+Fe3C) + A Ld+A+ Fe3C Ld+P+ Fe3C6、 过共晶白口铸铁结晶过程L Ld(A+Fe3C) + Fe3C Ld + Fe3C Ld+ Fe3C三、铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系1、含碳量对铁碳合金平衡组织的影响2、含碳量对铁碳合金力学性能的影响四、铁碳合金相图的应用1、选材方面的应用2、在铸造、锻造和焊接方面的应用3、在热处理方面的应用第三节 碳钢（非合金钢）碳钢是指c2.11%，并含有少量锰、硅、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。铁碳合金具有良好的力学性能和工艺性能，且价格低廉，故广泛应用。一、杂质元素对碳钢性能的影响1、 锰 Mn + FeO MnO + Fe （脱氧）Mn+ S MnS 炉渣 （去硫）Mn溶入铁素体 固溶强化Mn溶入Fe3C 形成合金渗碳体（Fe, Mn）3C Mn 0.8%，对性能影响不大2、硅Si + FeO SiO2 + Fe （脱氧）Si溶入铁素体 固溶强化Si0.4%，对性能影响不大3、硫钢中S+Fe FeS。FeS与Fe形成低熔点的共晶体（985）分布在晶界上，当钢在热加工（10001200）时，共晶体熔化，导致开裂热脆消除热脆：Mn+ S MnS（熔点高1620并有一定塑性）硫是一种有害元素4、磷钢中磷全部溶于铁素体，产生强烈固溶强化，低温时更加严重冷脆磷是一种有害元素杂质元素来源作用Si炼钢时残留溶入F 固溶强化有益Mn炼钢时残留溶入F 固溶强化有益S矿石中热脆性有害P矿石中冷脆性有害二、碳钢的分类按含碳量分：低碳钢、中碳钢、高碳钢（0.25%和0.6%）按质量分类：普通碳钢、优质碳钢、特殊碳钢（S、P含量）按用途分类：碳素结构钢、碳素工具钢三、碳钢的牌号、性能和应用1、碳素结构钢 GB700-88 Q195, Q215, Q235, Q255, Q275(五大类，20个钢种) GB700-79 A1, A2, A3, A4, A5 Q235-AF表示：s235Mpa，质量等级为A，沸腾钢。应用：Q195, Q215塑性高，用于冲压件、铆钉、型钢等； Q235强度较高，用于轴、拉杆、连杆等； Q255, Q275强度更高，用于轧辊、主轴、吊钩等。2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢：优质钢、高级优质钢（A）、特级优质钢（E） 牌号：08F 冲压件；45齿轮、连杆、轴类；65 Mn弹簧、弹簧垫圈、轧辊等。3、碳素工具钢牌号：T8、T8A木工工具；T10、T10A手锯锯条、钻头、丝锥、冷冲模；T12、T12A锉刀、绞刀、量具。4、铸钢表示方法：