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文档简介

1、 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程铁碳合金相图在工程中的应用主讲教师：张 琳西安航空职业技术学院铁碳合金相图在工程中的应用一、在选材方面的应用铁碳合金相图所表明的成分、组织与性能之间的关系，为合理选用钢铁材料提供了依据。例如，要求塑性、韧性好的各种型材和建筑用钢，应选用含碳量低的钢，例如：Q235、Q345、08F、20、20CrMnTi等。图1为用Q345建造的体育馆“鸟巢”。图1 体育馆“鸟巢”承受冲击载荷、并要求较高强度、塑性和韧性的机械零件，应选用含碳量为0.25%0.55%的钢，例如35钢、40钢、45钢，40C等。图2为用中碳钢制造的机械传动件。图2 机

2、械传动件要求硬度高、耐磨性好的各种工具，应选用含碳量大于0.55%的钢，例如T8、T12，Cr12等。图3为用高碳钢制造的锉刀、模具。图3 高碳钢制造的锉刀、模具形状复杂、不受冲击、要求耐磨的铸件（如冷轧棍、拉丝模噢、梨铧等），应选用白口铸铁。二、在铸造方面的应用根据FeFe3C相图可确定合金的浇注温度，浇注温度一般在液相线以上50100，如图4所示。除此之外，根据铁碳合金相图还可以确定金属的锻轧温度和淬火温度。图4 铁碳合金相图与合金的浇注温度再者，由铁碳合金相图还可以判断合金铸造性能的好坏。共晶成分的合金熔点最低，结晶温度范围小，故流动性好、分散缩孔少、偏析小，因而铸造性能最好。所以，在铸

3、造生产中，共晶成分附近的铸铁得到了广泛的应用。常用铸钢的含碳量规定在0.15%0.6%之间，在此范围的钢，其结晶温度范围较小，铸造性能好。三、在锻造和焊接方面的应用钢在室温时是由铁素体和渗碳体组成的复相组织，塑性较差，变形困难，当将其加热到单相奥氏体状态时，可获得良好的塑性，易于锻造成形。含碳量越低，其锻造性能越好。而白口铸铁无论是在低温还是高温，组织中均有大量硬而脆的渗碳体，故不能锻造。而且对于碳钢，铁碳合金相图是确定其锻造温度范围的依据。一般始锻、始轧温度控制在固相线以下100200范围内，始锻温度一般为11501250，终锻温度为750850，如图5所示。图5 铁碳合金相图与碳钢的锻造温

4、度范围根据铁碳合金相图可以判断合金的焊接性。铁碳合金的焊接性与含碳量有关，随含碳量增加，组织中渗碳体量增加，钢的脆性增加，塑性下降，导致钢的冷裂倾向增加，焊接性下降。含碳量越高，铁碳合金的焊接性越差。除此之外，在焊接过程中，由于高温熔融焊缝与母材各区域的距离不同，导致各区域受到焊缝热影响的程度不同，因此可以根据铁碳合金相图来分析不同温度的各个区域在随后的冷却过程中可能会出现的组织和性能的变化情况，从而采取措施，保证焊接质量，此外，一些焊接缺陷往往采用焊后热处理的方法加以改善，相图为焊接和焊后对应的热处理工艺提供了依据。四、在热处理方面的应用由于铁碳合金在加热或冷却过程中有相的变化，故钢和铸铁可通过不同的热处理（如退火、正火、淬火、回火及化学热处理等）来改善性能。根据FeFe3C相

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