工程材料第五章课件

第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能二、铁碳合金相图三、铁碳合金相图的应用小结.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能二、铁碳合金相1第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体铁素体F F奥氏体奥氏体A A渗碳体渗碳体FeFe3 3C C珠光体珠光体P P莱氏体莱氏体LdLd.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体F奥氏体2第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体铁素体F F1.1.定义定义C C在在FeFe中的中的间隙固溶体间隙固溶体.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体F1.定3第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体铁素体F F2.2.晶格类型晶格类型体心立方晶格体心立方晶格.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体F2.晶4第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体铁素体F F3.3.含碳量含碳量最大最大0.0218%0.0218%（727727）.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体F3.含5第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体铁素体F F4.4.性能性能强度硬度极低强度硬度极低塑性韧性很好塑性韧性很好.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能铁素体F4.性6铁素体铁素体.铁素体.7第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体奥氏体A A1.1.定义定义C C在在FeFe中的中的间隙固溶体间隙固溶体.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体A1.定8第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体奥氏体A A面心立方晶格面心立方晶格2.2.晶格类型晶格类型.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体A面心立9第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体奥氏体A A727727时：时：0.77%0.77%11481148时：时：2.11%2.11%3.3.含碳量含碳量.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体A72710第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体奥氏体A A强度硬度高于强度硬度高于F F塑性韧性较好塑性韧性较好（面心立方晶格）（面心立方晶格）4.4.性能性能.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能奥氏体A强度硬11奥氏体奥氏体.奥氏体.12第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能渗碳体渗碳体FeFe3 3C CFeFe、C C按按 3 3：1 1形成的金属化合物形成的金属化合物复杂晶格类型复杂晶格类型6.69%6.69%1.1.定义定义2.2.晶格类型晶格类型3.3.含碳量含碳量4.4.性能性能硬而脆硬而脆.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能渗碳体Fe3C13渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体.渗碳体渗碳体.14第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能珠光体珠光体P PF F、FeFe3 3C C形成的共析体形成的共析体F F、FeFe3 3C C片层相间片层相间1.1.定义定义2.2.结构结构3.3.性能性能介于介于F F、FeFe3 3C C之间，较之间，较高的强度硬度，一定的高的强度硬度，一定的塑性韧性，片层间距塑性韧性，片层间距，性能，性能.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能珠光体PF、F15.16第五章第五章 铁碳合金铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能莱氏体莱氏体LdLdA A和和FeFe3 3C C形成的共晶体形成的共晶体含有大量含有大量FeFe3 3C C1.1.定义定义2.2.结构结构3.3.性能性能硬而脆硬而脆L L4.34.3 Ld(A+Fe Ld(A+Fe3 3C)C)高温莱氏体高温莱氏体 Ld(P+Fe Ld(P+Fe3 3C)C)低温莱氏低温莱氏体体11481148727727.第五章铁碳合金一、铁碳合金的基本组织与性能莱氏体LdA和174.24.2Fe-Fe3C相图分析相图分析.4.2Fe-Fe3C相图分析.18第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析铁碳合金的分类铁碳合金的分类典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程含碳量对钢组织与性能的影响含碳量对钢组织与性能的影响.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析铁碳合金的分类典型19 4.24.2Fe-Fe3C相图分析相图分析1相图相图.4.2Fe-Fe3C相图分析1相图.201、主要特性点.1、主要特性点.21 2、主要特性线（1）BC线线 液体向奥氏体转变的开始线。即：液体向奥氏体转变的开始线。即：LA。（2）CD线线 液体向渗碳体转变的开始线。即：液体向渗碳体转变的开始线。即：LFe3C。ABCD线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号线统称为液相线，在此线之上合金全部处于液相状态，用符号L表示。表示。（3）JE线线 液体向奥氏体转变的终了线。液体向奥氏体转变的终了线。（4）ECF水平线水平线 共晶线。共晶线。AHJECF线统称为固相线，线统称为固相线，液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。液体合金冷却至此线全部结晶为固体，此线以下为固相区。（5）ES线线 又称又称Acm线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线。即：线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线。即：Fe3C。（6）GS线线 又称又称A3线，奥氏体向铁素体转变的开始线。线，奥氏体向铁素体转变的开始线。（7）GP线线 奥氏体向铁素体转变的终了线。奥氏体向铁素体转变的终了线。（8）PSK水平线水平线 共析线（共析线（727），又称），又称A1线。线。（9）PQ线线 碳在铁素体中的溶解度曲线碳在铁素体中的溶解度曲线 Fe3C。.2、主要特性线（1）BC线液体向奥氏体转变的开始线。22第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析1.1.特征点特征点C C 点：点：共晶点共晶点C=4.3%C=4.3%，11481148L L4.34.3 Ld(A+FeLd(A+Fe3 3C)C)11481148.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析1.特征点C点：23第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析1.1.特征点特征点S S 点：点：共析点共析点C=0.77%C=0.77%，727727A A0.770.77 P(F+Fe P(F+Fe3 3C)C)727727.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析1.特征点S点：24第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析1.1.特征点特征点E E 点：点：C C在在FeFe中中的最大溶解的最大溶解度点度点（2.11%)2.11%).第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析1.特征点E点：25第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析1.1.特征点特征点P P 点：点：C C在在FeFe中中的最大溶解的最大溶解度点度点（0.0218%)0.0218%).第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析1.特征点P点：26第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析1.1.特征点特征点G G 点：点：FeFe与与FeFe同素同素异构转变点异构转变点（912912）.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析1.特征点G点：27第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线ACDACD 线：线：液相线液相线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线ACD28第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线AECFAECF 线：线：固相线固相线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线AECF29第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线ECFECF 线：线：共晶线共晶线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线ECF30第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线PSKPSK 线：线：共析线共析线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线PSK31第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线GSGS 线：线：AFAF转变转变开始线开始线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线GS线32第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线GPGP 线：线：AFAF转变转变终了线终了线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线GP线33第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析2.2.特征线特征线ESES 线：线：C C在在A A中最大中最大溶解度线溶解度线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析2.特征线ES线34第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析3.3.区域组织区域组织单相区：单相区：L L、A A、F F、FeFe3 3C C.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析3.区域组织单相区35第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析3.3.区域组织区域组织两相区两相区.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析3.区域组织两相区36第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析相图分析3.3.区域组织区域组织三相共存三相共存水平线水平线.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图相图分析3.区域组织三相共37第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图铁碳合金的分类铁碳合金的分类工业纯铁工业纯铁 C C0.0218%0.0218%亚共析钢亚共析钢 0.0218 0.02180.77%0.77%钢钢 共析钢共析钢 C C0.77%0.77%过共析钢过共析钢 0.77 0.772.11%2.11%亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁 2.11 2.114.3%4.3%白口铸铁白口铸铁 共晶白口铸铁共晶白口铸铁 C C4.3%4.3%过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 4.3 4.36.69%6.69%高温固态有单一高温固态有单一A A组织组织高温液态下有共晶反应高温液态下有共晶反应.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图铁碳合金的分类工业纯铁38 典典型型合合金金（7 7种种）的的平平衡衡结结晶晶过过程程、组组织织变变化化、室室温温组组织织及及其相对量计算。其相对量计算。2 平衡结晶过程及其组织平衡结晶过程及其组织4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室39 1 1 工业纯铁结晶过程工业纯铁结晶过程4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.1工业纯铁结晶过程4.3铁碳合金的平衡结晶40工业纯铁组织金相图工业纯铁组织金相图4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.工业纯铁组织金相图4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.41第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程1.1.共析钢共析钢L L+A A L L+A A P P（F+FeF+Fe3 3C)C).第五章铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程1.共析42共析钢金相共析钢金相组织组织图图图4-64.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.共析钢金相组织图图4-64.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织43第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程2.2.亚共析钢亚共析钢L L+A A A+F F+PL L+A A A+F F+PCFPCFP强度硬度强度硬度塑性韧性塑性韧性.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程2.亚共44亚共析钢组织金相图亚共析钢组织金相图4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.亚共析钢组织金相图4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.45第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程3.3.过共析钢过共析钢L L+A A A+FeL L+A A A+Fe3 3C C P+Fe P+Fe3 3C CCP FeCP Fe3 3C C强度硬度强度硬度塑性韧性塑性韧性当当C0.9%C0.9%时，时，FeFe3 3C C连续分布连续分布强度强度.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图典型合金的结晶过程3.过共46过共析钢组织金相图过共析钢组织金相图说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料的性能特点很脆，工程中使用并不希望出现这种组织。脆，工程中使用并不希望出现这种组织。4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.过共析钢组织金相图说明：脆性的渗碳体以网分隔了材料，所以材料47铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500(c).0.77%C珠光体500(b)0.45%C铁素体+珠光体500d).1.2%C珠光体+二次渗碳体5004.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500(c).485 5、共晶白口铁、共晶白口铁(C%4.3%)(C%4.3%)组织转变组织转变 L (LL (LLd)Ld LdLd)Ld Ld4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.5、共晶白口铁(C%4.3%)组织转变L(49共晶白口铁组织金相图4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.共晶白口铁组织金相图4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.506 6、亚共晶白口铁、亚共晶白口铁(C%=2.11-4.3%)(C%=2.11-4.3%)组织转变组织转变 L LL LA AA ALd ALd AFeFe3 3C CIIIILd PLd PFeFe3 3C CIIIILdLd 4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.6、亚共晶白口铁(C%=2.11-4.3%)组织转变4.51亚共晶白口铁组织金相图4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.亚共晶白口铁组织金相图4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.527 7、过共晶白口铁、过共晶白口铁(C%=4.3-6.69%)(C%=4.3-6.69%)组织转变组织转变 L L+FeL L+Fe3 3C CI I Fe Fe3 3C CI I+Ld +Ld FeFe3 3C CI I+Ld+Ld 4.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.7、过共晶白口铁(C%=4.3-6.69%)组织转变53过共晶白口铁组织金相图过共晶白口铁组织金相图图4-174.34.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织.过共晶白口铁组织金相图图4-174.3铁碳合金的平衡结晶过程54三、组织组成物相对含量计算三、组织组成物相对含量计算1、计算共析钢珠光体组织中铁素体和渗碳、计算共析钢珠光体组织中铁素体和渗碳 体的相对含量。体的相对含量。解：解：.三、组织组成物相对含量计算1、计算共析钢珠光体组552、计算含碳量为、计算含碳量为1.0%的过共析钢组织中二的过共析钢组织中二 次渗碳体和珠光体的相对含量。次渗碳体和珠光体的相对含量。解：解：.2、计算含碳量为1.0%的过共析钢组织中二次渗碳体和563、计算含碳量为、计算含碳量为5%的过共晶白口铸铁组织中的过共晶白口铸铁组织中 一次渗碳体的相对含量一次渗碳体的相对含量 共晶渗碳体的相对含量共晶渗碳体的相对含量 二次渗碳体的相对含量二次渗碳体的相对含量 共析渗碳体的相对含量共析渗碳体的相对含量 三次渗碳体的相对含量三次渗碳体的相对含量解：解：当当 T 1148+0 C时时.3、计算含碳量为5%的过共晶白口铸铁组织中.57 当当T1148-0 当当T727+0 .当T1148-0当T727+0.58 当当T727-0 室温时室温时.当T727-0室温时.594、计算含碳量为、计算含碳量为2%的过共析钢组织的过共析钢组织 中，珠光体的相对含量。中，珠光体的相对含量。解：解：珠光体的含量等于奥氏体的含量，珠光体的含量等于奥氏体的含量，因此：因此：T727+0.4、计算含碳量为2%的过共析钢组织.60第五章第五章 铁碳合金铁碳合金二、铁碳合金相图含碳量对钢组织与性能的影响含碳量对钢组织与性能的影响.第五章铁碳合金二、铁碳合金相图含碳量对钢组织与性能的影响61 （二）对力学性能的影响（二）对力学性能的影响 随随C%提高提高,强度、硬度升高，强度、硬度升高，塑塑韧韧性性下下降降。当当含含碳碳量量不不超超过过1%1%时时,晶晶界界上上析析出出的的二二次次渗渗碳碳体体不不成成网网状状析析出出,对对性性能能影影响响不不大大,当当超超过过1%,1%,呈呈网网状状析析出出,对对碳碳钢钢力力学学性性能能造造成成影影响响,故强度降低故强度降低4.44.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响.4.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响621、当渗碳体与铁素体构成片层状的珠光体时，、当渗碳体与铁素体构成片层状的珠光体时，铁碳合金的强度、硬度得到提高，且珠光铁碳合金的强度、硬度得到提高，且珠光 体越多，强度、硬度越高。体越多，强度、硬度越高。2、当渗碳体沿珠光体晶界呈网状分布时，特别、当渗碳体沿珠光体晶界呈网状分布时，特别 是作为基体或以针状形态分布在莱氏体基体是作为基体或以针状形态分布在莱氏体基体 上时，铁碳合金的塑性和韧性大大下降，强上时，铁碳合金的塑性和韧性大大下降，强 度也随之下降度也随之下降4.44.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响.1、当渗碳体与铁素体构成片层状的珠光体时，2、当渗碳体沿珠光633、当钢的含碳量当钢的含碳量1%时，随着含碳量的增加，时，随着含碳量的增加，强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当含强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当含 碳量碳量1%时，因组织中出现网状渗碳体，时，因组织中出现网状渗碳体，钢的强度下降，但钢的硬度不断增加。钢的强度下降，但钢的硬度不断增加。4、工业用钢材，为了保证足够的强度和一定、工业用钢材，为了保证足够的强度和一定 的塑性、韧性，其含碳量一般不超过的塑性、韧性，其含碳量一般不超过 1.3%-1.4%。4.44.4含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响.3、当钢的含碳量1%时，随着含碳量的增加，4、工业用钢材，64第五章第五章 铁碳合金铁碳合金三、铁碳合金相图的应用1.1.选材的依据选材的依据2.2.制定热加工工艺的依据制定热加工工艺的依据.第五章铁碳合金三、铁碳合金相图的应用选材的依据.65一、钢中常存杂质元素对钢的性能的影响 1Mn 2Si 1S 2P 1O 2N 3H 1.有益元素有益元素2.有害元素有害元素3.气体元素气体元素.一、钢中常存杂质元素对钢的性能的影响1Mn1.有益元素661.钢中杂质的来源钢中杂质的来源2.Si和和Mn是在钢的冶炼过程中必须加是在钢的冶炼过程中必须加入的脱氧剂，而入的脱氧剂，而S、P、O、N、H等则是从原等则是从原料或大气中带来而在冶炼中不能去净的杂质。料或大气中带来而在冶炼中不能去净的杂质。.钢中杂质的来源.67（一）（一）Mn 的影响的影响 Mn在碳钢中是一种有益元素，碳钢中含在碳钢中是一种有益元素，碳钢中含Mn量一量一 般低于般低于0.8%，Mn大部分溶于铁素体中，形成置换固大部分溶于铁素体中，形成置换固 溶体，使铁素体强化，小部分溶体，使铁素体强化，小部分Mn溶于渗碳体中形成溶于渗碳体中形成 合金渗碳体，使渗碳体的脆性降低。合金渗碳体，使渗碳体的脆性降低。Mn能增加珠光能增加珠光 体的相对含量，并使珠光体细化，使钢的强度提高，体的相对含量，并使珠光体细化，使钢的强度提高，Mn 与与S化合成化合成 MnS，可减轻硫的危害。，可减轻硫的危害。.（一）Mn的影响Mn在碳钢中68（二）（二）Si的影响的影响 Si在钢中也是一种有益元素，在钢中也是一种有益元素，Si溶于铁素溶于铁素 体中，使铁素体强化，钢的强度、硬度体中，使铁素体强化，钢的强度、硬度 提高，提高，而塑性、韧性降低。而塑性、韧性降低。.（二）Si的影响.69（三）（三）S的影响的影响 S是有害杂质，是有害杂质，S不溶于铁，而以不溶于铁，而以FeS 形式存形式存在，在，FeS与与Fe形成共晶体分布于奥氏体晶界上，形成共晶体分布于奥氏体晶界上，熔点较低（熔点较低（989），当钢在），当钢在1000-1200 下进下进行锻造时，晶界已经熔化，使钢产生行锻造时，晶界已经熔化，使钢产生“热脆热脆”现现象，故应严格控制硫的含量。象，故应严格控制硫的含量。.（三）S的影响.70（四）（四）P的影响的影响 磷在钢中也是一种有害杂质，磷全部溶磷在钢中也是一种有害杂质，磷全部溶于铁素体中，虽然可使铁素体的强度、硬度于铁素体中，虽然可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使有所提高，但却使 塑性、韧性急剧降低（冷塑性、韧性急剧降低（冷脆），并使钢的脆），并使钢的冷脆性转变温度提高冷脆性转变温度提高，同时同时钢的焊接性能变坏钢的焊接性能变坏。另外磷在钢中的扩散速度另外磷在钢中的扩散速度很小，因此具有严重的偏析倾向。很小，因此具有严重的偏析倾向。故应严格故应严格控制磷的含量。控制磷的含量。.（四）P的影响磷在钢中也是一种有害杂质，磷全部71（五）氮、氢、氧的影响（五）氮、氢、氧的影响 氮在钢中以原子状态固溶于铁素体氮在钢中以原子状态固溶于铁素体(591时溶解度时溶解度0.1%0.1%)，常温下（溶解度常温下（溶解度0.001%）易形成氮化物）易形成氮化物 FeN，导致时效脆性，导致时效脆性（蓝脆），属于有害杂质。在钢中加入适量的铝，与氮形成（蓝脆），属于有害杂质。在钢中加入适量的铝，与氮形成AlN 微粒，分布于钢中，可抑制晶粒粗化。微粒，分布于钢中，可抑制晶粒粗化。氢会增加钢的脆性（氢脆），严重降低钢的塑性、氢会增加钢的脆性（氢脆），严重降低钢的塑性、韧性，属有害杂质。导致钢中产生大量细微裂纹缺陷韧性，属有害杂质。导致钢中产生大量细微裂纹缺陷白点。白点。氧是以化合物形态存在于钢中，这些氧化物杂质氧是以化合物形态存在于钢中，这些氧化物杂质使铸锭中出现偏析，破坏了钢基体的连续性，成为变形过程中裂纹使铸锭中出现偏析，破坏了钢基体的连续性，成为变形过程中裂纹的起点故氧也是有害杂质。的起点故氧也是有害杂质。钢中白点钢中白点.（五）氮、氢、氧的影响钢中白点.72l工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。l碳素钢是指含碳量低于碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢是指为了提高钢的合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获加入一定量合金元素所获得的铁基合金。得的铁基合金。钢的分类钢的分类.工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。合金钢是指为了提731、按化学成分分、按化学成分分中碳钢中碳钢 0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢 合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢 合金元素总量合金元素总量 510%高合金钢高合金钢 合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢钢的分类钢的分类.1、按化学成分分中碳钢74钢钢类类碳碳素素钢钢合合金金钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优质质钢钢0.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.0152、按质量分、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。优质钢。根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：下：.碳素钢合金钢PSPS普通质量钢0.045753、按用途分、按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢调钢调 质质 钢弹钢弹 簧簧 钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐钢耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特殊性能钢特殊性能钢.3、按用途分工程用钢建筑、桥梁、船舶、车辆渗碳76齿轮齿轮刀具刀具二、钢的编号二、钢的编号我国钢材的编号是采用汉语拼音字我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。结合的方法。采用汉语拼音字母表示钢产品的名采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的汉字的汉语般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母。拼音中选取第一个字母。.齿轮刀具二、钢的编号.77常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号示符号（GB/T 2212000）名称名称符号符号位置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢ML头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢国际符号国际符号镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾.常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号（GB/T278第五章第五章 铁碳合金铁碳合金小结五种基本组织五种基本组织铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金组织铁碳合金组织性能、应用性能、应用铁碳合金分类铁碳合金分类.第五章铁碳合金小结五种基本组织铁碳合金相图铁碳合金组织性79三、组织组成物相对含量计算三、组织组成物相对含量计算1、计算共析钢珠光体组织中铁素体和渗碳、计算共析钢珠光体组织中铁素体和渗碳 体的相对含量。体的相对含量。解：解：.三、组织组成物相对含量计算1、计算共析钢珠光体组802、计算含碳量为、计算含碳量为1.0%的过共析钢组织中二的过共析钢组织中二 次渗碳体和珠光体的相对含量。次渗碳体和珠光体的相对含量。解：解：.2、计算含碳量为1.0%的过共析钢组织中二次渗碳体和813、计算含碳量为、计算含碳量为5%的过共晶白口铸铁组织中的过共晶白口铸铁组织中 一次渗碳体的相对含量一次渗碳体的相对含量 共晶渗碳体的相对含量共晶渗碳体的相对含量 二次渗碳体的相对含量二次渗碳体的相对含量 共析渗碳体的相对含量共析渗碳体的相对含量 三次渗碳体的相对含量三次渗碳体的相对含量解：解：当当 T 1148+0 C时时.3、计算含碳量为5%的过共晶白口铸铁组织中.82 当当T1148-0 当当T727+0 .当T1148-0当T727+0.83 当当T727-0 室温时室温时.当T727-0室温时.844、计算含碳量为、计算含碳量为2%的过共析钢组织的过共析钢组织 中，珠光体的相对含量。中，珠光体的相对含量。解：解：珠光体的含量等于奥氏体的含量，珠光体的含量等于奥氏体的含量，因此：因此：T727+0.4、计算含碳量为2%的过共析钢组织.85判断题判断题1在铁碳合金中，含二次渗碳体最多的成分点为在铁碳合金中，含二次渗碳体最多的成分点为W(C)：43的合的合金。金。()2在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应，形成共析组织。应，形成共析组织。()3退火碳钢的塑性与韧性均随退火碳钢的塑性与韧性均随W(C)的增高而减小。而硬度与强度则的增高而减小。而硬度与强度则随随W(C)的增高而不断增高。的增高而不断增高。()4在铁碳合金中，渗碳体是一个亚稳相，而石墨才是一个稳定相。在铁碳合金中，渗碳体是一个亚稳相，而石墨才是一个稳定相。()5因为磷使钢发生热脆，而硫使钢发生冷脆，故硫磷都是钢中的有因为磷使钢发生热脆，而硫使钢发生冷脆，故硫磷都是钢中的有害元素。害元素。()6在室温下，共析钢的平衡组织为奥氏体。在室温下，共析钢的平衡组织为奥氏体。()7铁碳合金中，一次渗碳体，二次渗碳体和三次渗碳体具有相同的铁碳合金中，一次渗碳体，二次渗碳体和三次渗碳体具有相同的晶体结构。晶体结构。()本章习题讨论课.判断题本章习题讨论课.8610在在FeFe3C相图中，共晶反应和共析反应都是在一定浓度和恒温下进相图中，共晶反应和共析反应都是在一定浓度和恒温下进行的。行的。()11在在FeFe3C相图中，凡发生共晶反应的铁碳合金叫做白口铁；凡发生相图中，凡发生共晶反应的铁碳合金叫做白口铁；凡发生共析反应的铁碳合金叫做钢。共析反应的铁碳合金叫做钢。()12珠光体是单相组织。珠光体是单相组织。()13白口铁是碳以渗碳体形式存在的铁，所以其硬度很高，脆性很大。白口铁是碳以渗碳体形式存在的铁，所以其硬度很高，脆性很大。()14W(C)13的铁碳合金加热到的铁碳合金加热到780时得到的组织为奥氏体加二时得到的组织为奥氏体加二次渗碳体。次渗碳体。()15a-Fe是体心立方结构，致密度为是体心立方结构，致密度为68，所以其最大溶碳量为，所以其最大溶碳量为32。()16-Fe是面心立方晶格，致密为是面心立方晶格，致密为074，所以其最大溶碳量为，所以其最大溶碳量为26。()计算：计算：1已知某铁碳合金的组成物为铁素体和渗碳体，铁素体已知某铁碳合金的组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占占82，求合金的含碳量和组织组成物的相对量。，求合金的含碳量和组织组成物的相对量。2分析分析w(C)02、w(C)=06、w(C)=0.77的铁碳合金从液态的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算w(C)02的铁碳合的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。金在室温下相的相对量和组织相对量。.10在FeFe3C相图中，共晶反应和共析反应都是在一定浓87(三三)选择题选择题1渗碳体属于渗碳体属于A间隙固溶体间隙固溶体B间隙化合物间隙化合物C间隙相间隙相D正常化合物正常化合物2-Fe的晶型是的晶型是A体心立方体心立方B面心立方面心立方C密排六方密排六方D简单立方简单立方3铁素体的机械性能特点是铁素体的机械性能特点是A具有良好的硬度与强度具有良好的硬度与强度B具有良好的综合机械性能具有良好的综合机械性能C具有良好的塑性和韧性具有良好的塑性和韧性D具有良好的切削性和铸造性具有良好的切削性和铸造性4纯铁在纯铁在912以下的晶格类型是以下的晶格类型是A密排六方晶格密排六方晶格B面心立方晶格面心立方晶格C体心立方晶格体心立方晶格D简单立方简单立方晶格晶格5三次渗碳体是从三次渗碳体是从A钢液中析出的钢液中析出的B铁素体中析出的铁素体中析出的C奥氏体中析出的奥氏体中析出的D珠光体珠光体中析出的中析出的6二次渗碳体是从二次渗碳体是从A钢液中析出的钢液中析出的B铁素体中析出的铁素体中析出的C奥氏体中析出的奥氏体中析出的D莱氏体中莱氏体中析出的析出的.(三)选择题.88(七七)计算题计算题1分析分析w(C)02、w(C)=06、w(C)=o.77的铁碳合金从液的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算w(C)02的铁碳的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。合金在室温下相的相对量和组织相对量。2分析分析w(C)32、w(C)43、w(C)=4.7的铁碳合金从液的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算W(C)=43的铁碳的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。合金在室温下相的相对量和组织相对量。3计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。计算在共析反应温度时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量。4分别计算共晶莱氏体在共晶反应温度、共析反应温度和室温时，其组分别计算共晶莱氏体在共晶反应温度、共析反应温度和室温时，其组成相的相对量。成相的相对量。5已知某铁碳合金已知某铁碳合金728时有奥氏体时有奥氏体75%，渗碳体，渗碳体25%。求此合金的。求此合金的w(C)和室温时的组织组成物和相组成物的百分比。和室温时的组织组成物和相组成物的百分比。6根据根据FeFe3C相图。用杠杆定律求相图。用杠杆定律求w(C)=045的碳钢在略低于的碳钢在略低于727时相组成物时相组成物和组织组成物的相对量。和组织组成物的相对量。7利用杠杆定律进行下列各题的计算：利用杠杆定律进行下列各题的计算：(1)w(C)=025的碳钢退火组织中先共析铁素体和珠光体的相对含量的碳钢退火组织中先共析铁素体和珠光体的相对含量各是多少各是多少?(2)w(C)=05的碳钢退火组织中先共析铁素体和珠光体的相对含量各的碳钢退火组织中先共析铁素体和珠光体的相对含量各是多少是多少?(3)w(C)14的碳钢退火组织中的碳钢退火组织中Fe3C：和：和P的相对含量各是多少的相对含量各是多少?.(七)计算题.89