第四章铁碳合金课件

第四章第四章 铁碳合金铁碳合金.4.1 铁碳合金的组元及基本相铁碳合金的组元及基本相n基本组元：基本组元：纯铁纯铁Fe渗碳体渗碳体Fe3C，Cmn基本相：基本相：高温铁素体高温铁素体 奥氏体奥氏体，A铁素体铁素体，F.铁的同素异构转变铁的同素异构转变A4转变：转变：A3转变：转变：A2转变：转变：.经过两次同素异构（或二次结晶，重结晶）转变经过两次同素异构（或二次结晶，重结晶）转变后，纯铁的晶粒得到细化。后，纯铁的晶粒得到细化。纯铁结晶后的组织纯铁结晶后的组织.纯铁的性能和应用纯铁的性能和应用n工业纯铁工业纯铁 wFe=99.899.9%n力学性能力学性能：抗拉强度抗拉强度 b 176274Mpa 屈服强度屈服强度 0.2 98168Mpa 伸长率伸长率 30%50%断面收缩率断面收缩率 70%80%冲击韧度冲击韧度aK 160200J/cm2 硬度硬度HB 5080HBW 纯铁的塑性和韧性很好，强度很低，很少用纯铁的塑性和韧性很好，强度很低，很少用作结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工作结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工材料用于各种铁芯。材料用于各种铁芯。.渗碳体渗碳体Cmn铁与碳形成的间隙化合物，含碳量为铁与碳形成的间隙化合物，含碳量为6.69%n属于正交晶系，晶体结构十分复杂，晶胞中含有属于正交晶系，晶体结构十分复杂，晶胞中含有12个铁原子和个铁原子和4个碳原子，个碳原子，Fe：C=3：1n硬度很高，约为硬度很高，约为800HBW，塑性很差，伸长率接，塑性很差，伸长率接近于零。近于零。230以下具有铁磁性，所以以下具有铁磁性，所以230是渗是渗碳体的磁性转变温度，称为碳体的磁性转变温度，称为A0转变转变。.渗碳体晶胞中的原子配置渗碳体晶胞中的原子配置.渗碳体中的三角棱柱渗碳体中的三角棱柱.4.2 Fe-Fe3C相图分析相图分析.n包晶转变包晶转变：生成：生成奥氏体奥氏体n共晶转变共晶转变：生成：生成莱氏体莱氏体Ld=奥氏体奥氏体+渗碳体渗碳体n共析转变共析转变：生成：生成珠光体珠光体P=铁素体铁素体+渗碳体渗碳体三种重要的转变三种重要的转变.三条重要的特性曲线三条重要的特性曲线nGS线线：A3线，冷却过程中由奥氏体析出铁素体线，冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线。的开始线。nES线线：Acm线，碳在奥氏体中的溶解度曲线，碳在奥氏体中的溶解度曲线。线。nPQ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。.4.3 铁碳合金的平衡结晶过程铁碳合金的平衡结晶过程及其组织及其组织铁碳合金铁碳合金按含碳量分按含碳量分工业纯铁工业纯铁0.0218%碳钢碳钢0.02182.11%白口铸铁白口铸铁2.116.69%亚共析钢亚共析钢0.02180.77%共析钢共析钢0.77%过共析钢过共析钢0.772.11%亚共晶白口铁亚共晶白口铁2.114.3%共晶白口铁共晶白口铁4.3%过共晶白口铁过共晶白口铁4.36.69%.工业纯铁工业纯铁.共析钢共析钢.亚共析钢亚共析钢.Wc=0.20%Wc=0.40%Wc=0.60%.过共析钢过共析钢.（a）（b）Wc=1.2%的的过过共共析析钢钢缓缓冷冷后后的的组组织织（a）硝硝酸酸酒酒精精浸浸蚀（蚀（b）苦味酸钠浸蚀）苦味酸钠浸蚀.共晶白口铁共晶白口铁.亚共晶白口铁亚共晶白口铁.过共晶白口铁过共晶白口铁.4.4 含碳量对铁碳合金平衡组含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响织和性能的影响n对平衡组织的影响对平衡组织的影响.对力学性能的影响对力学性能的影响.对工艺性能的影响对工艺性能的影响n切削性能切削性能n可锻性可锻性n铸造性铸造性.4.5 钢中的杂质元素及钢锭组织钢中的杂质元素及钢锭组织钢中的杂质元素及其影响钢中的杂质元素及其影响nMn、Si：脱氧剂中的与总会有一部分溶于钢液，凝固后：脱氧剂中的与总会有一部分溶于钢液，凝固后溶于铁素体，产生固溶强化作用。在含量不高溶于铁素体，产生固溶强化作用。在含量不高1时，时，可以提高钢的强度，而不降低钢的塑性和韧性，一般认为、可以提高钢的强度，而不降低钢的塑性和韧性，一般认为、是钢中有益元素。是钢中有益元素。nS：引起：引起热脆热脆，消除方法加入适量，消除方法加入适量Mn。nP：引起：引起冷脆冷脆。nN：引起：引起淬火时效淬火时效和和应变时效应变时效，消除方法加入适量，消除方法加入适量Al。nH：引起：引起氢脆氢脆和和白点白点现象。现象。nO：产生氧化物夹杂：产生氧化物夹杂.钢锭中的宏观组织及其缺陷钢锭中的宏观组织及其缺陷 根据钢中的含氧量和凝固时放出一氧化碳根据钢中的含氧量和凝固时放出一氧化碳的程度，可将钢锭分为三类：的程度，可将钢锭分为三类：n镇静钢：镇静钢：wO0.01%n沸腾钢：沸腾钢：wO=0.03%0.07%n半镇静钢：半镇静钢：wO=0.01%0.03%.镇静钢镇静钢1缩孔缩孔2气泡气泡3缩松缩松4表面细晶区表面细晶区5柱状晶粒区柱状晶粒区6中心等轴晶粒区中心等轴晶粒区7下部椎体下部椎体镇静钢锭宏观组织示意图镇静钢锭宏观组织示意图.沸腾钢沸腾钢 沸沸腾腾钢钢具具有有良良好好的的塑塑性性和和焊焊接接性性能能，成成材材率率高高，成成本本低低，表表层层又又具具有有一一定定厚厚度度致致密密的的细细晶晶带带，轧轧成成的的钢钢板板表表面面质质量量好好，易易于于制成薄钢板。制成薄钢板。沸沸腾腾钢钢的的成成分分偏偏析析大大，组组织织不不致致密密，机机械械性性能能不不均均匀匀，冲冲击击韧韧性性值值较较低低，时时效效倾倾向向较较大大，所所以以对对机机械械性性能能要要求求较较高高的的零零件件，应采用镇静钢。应采用镇静钢。.50010006000.