工程材料第四章

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,第四章 鐵碳合金,碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料碳鋼和鑄鐵都是在鐵中加入一定比例的碳，所以，碳和鐵是鋼鐵材料中最基本的組元為了更好的掌握鋼鐵材料，我們先從鐵入手，之后，研究鐵與碳的相互作用，以便認(rèn)識(shí)鐵碳合金的本質(zhì)，并了解它的成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,金屬的多晶型性（同素異構(gòu)現(xiàn)象）,多晶型性轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）,純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,-Fe,-Fe,-Fe,純鐵的成分及性能,純鐵（工業(yè)純鐵）：含雜質(zhì),0.10%,0.20%,性能：,b,=180,230MPa,0.2,=100,170MPa,=30%,50%,=70%,80%,A,k,=128,160J,HBS=50,80,純鐵及其同位素轉(zhuǎn)變,純鐵及其同位素轉(zhuǎn)變,1394,912,鐵素體（,F,或,）,定義：碳溶于,-Fe,中所形成的間隙固溶體,晶格結(jié)構(gòu)：,bcc,最大溶解度：,0.02%,（,727,）,性能：,b,=180,230MPa,0.2,=100,170MPa,HBS=50,80,=30%,50%,=70%,80%,a,k,=160,200J/cm,2,-,鐵素體,：,碳溶于,-,Fe,中所形成的間隙固溶體，最大溶解度：,0.09%,（,1495,）,鐵碳合金的相和組織組成,奧氏體（,A,或,）,定義：碳溶于,-Fe,中所形成的間隙固溶體（高溫組織）,晶格結(jié)構(gòu)：,fcc,最大溶解度：,2.11%,（,1148,）,性能：,b,400MPa,HBS=170,220,=40%,50%,高塑性、無磁,鐵碳合金的相和組織組成,滲碳體（,Fe,3,C,）,定義：,Fe,與,C,所形成的金屬化合物,晶格結(jié)構(gòu)：復(fù)雜正交,性能：,b,30MPa,HBS=800,0,0,硬而脆（耐磨性好）,Fe,3,C,3Fe+C,（,石墨）,合金滲碳體：,（,Fe,、,Me,）,3,C,Fe,3,（,C,、,N,）或,Fe,3,（,C,、,B,）,石墨碳,晶格結(jié)構(gòu)：簡單六方,性能,:,加工性能 機(jī)械性能,鐵碳合金的相和組織組成,高溫,珠光體（,P,）,定義：,F,與,Fe,3,C,所形成的整合組織,（平均含碳量：,0.77%,）,性能：,b,750MPa,HBS=180,20%,25%,a,k,=30,40J/cm,2,鐵碳合金的相和組織組成,萊氏體（,L,d,、或,L,e,、）,定義：,A,與,Fe,3,C,所形成的整合組織（平均含碳量：,4.3%,）,性能：硬而脆,鐵碳合金的相和組織組成,Fe-Fe,3,C,亞穩(wěn)平衡相圖,相區(qū),重要線,ABCD,AHJECF,CD,HJB,ECF,PSK,（,A,1,）,GS,（,A,3,）,ES,（,A,cm,）,PQ,鐵碳合金相圖分析,41,鐵碳合金相圖分析,L+A,F,A,L,+,Fe,3,C,A,+,F,F,+,Fe,3,C,A,+,Fe,3,C,+L,+A,L,A,B,0.53,C,4.3,D,E,2.11,F,G,S,0.77,P,0.02,K,Q,J,0.17,H,Fe,Fe,3,C,0.09,6.69,1148,727,1394,W,C,(%),T(),N,重要點(diǎn),N,、,G,同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn),H,、,E,、,P,、,Q,最大溶解度點(diǎn),J,、,C,、,S,包晶、共晶、共析點(diǎn),A,、,D,Fe,、,Fe,3,C,熔點(diǎn),包晶反應(yīng),共晶反應(yīng),共析反應(yīng),L,d,L,d,P,P,L+A,F,A,L,+,Fe,3,C,A,+,F,F,+,Fe,3,C,A,+,Fe,3,C,+L,+A,L,A,B,0.53,C,4.3,D,E,2.11,F,G,S,0.77,P,0.02,K,Q,J,0.17,H,Fe,Fe,3,C,0.09,6.69,1148,727,1394,W,C,(%),T(),N,鐵碳,合,合金,分,分類,鐵碳,合,合金,的,的結(jié),晶,晶過,程,程分,析,析,共析,鋼,鋼,w,c,=0.77%,鐵碳,合,合金,相,相圖,分,分析,室溫,平,平衡,組,組織,:100%P,（,F,和,Fe3C,）,組成,相,相的,質(zhì),質(zhì)量,分,分?jǐn)?shù),為,為：,L+A,F,A,L,+,Fe,3,C,A,+,F,F,+,Fe,3,C,A,+,Fe,3,C,+L,+A,L,A,B,0.53,C,4.3,D,E,2.11,F,G,S,0.77,P,0.02,K,Q,J,0.17,H,Fe,Fe,3,C,0.09,6.69,1148,727,1394,W,C,(%),T(),N,亞共,析,析鋼,0.0218%,w,c,0.77%,鐵碳,合,合金,相,相圖,分,分析,0.20%C,0.40%C,組成,相,相的,質(zhì),質(zhì)量,分,分?jǐn)?shù),為,為：,室溫,平,平衡,組,組織,:F+P,，其,相,相對(duì),量,量為,：,：,含,0.45%C,鋼的組織,含,0.20%C,鋼的組織,含,0.60%C,鋼的組織,亞共,析,析鋼,室,室溫,下,下的,組,組織,為,為,F+P,。

在,0.02180.77%C,范圍,內(nèi),內(nèi)珠,光,光體,的,的量,隨,隨含,碳,碳量,增,增加,而,而增,加,加過共,析,析鋼,0.077%,w,c,2.11%,硝酸,酒,酒精,侵,侵蝕,苦味,酸,酸侵,蝕,蝕,室溫,平,平衡,組,組織,:P+Fe,3,C,，其,相,相對(duì),量,量為,：,：,工業(yè),純,純鐵,w,c,0.02%,鐵碳,合,合金,相,相圖,分,分析,室溫,平,平衡,組,組織,:F+Fe3C,共晶,白,白口,鐵,鐵,w,c,=4.3%,合金,冷,冷卻,到,到,C,點(diǎn)發(fā),生,生共,晶,晶反,應(yīng),應(yīng)全,部,部轉(zhuǎn),變,變?yōu)?萊,萊氏,體,體,(Le),萊氏體,是,是共晶,與共晶,Fe,3,C,的整合,組,組織,呈蜂窩,狀,狀,.,C,點(diǎn)以下,成分沿,ES,線變化,，,，共晶,將析出,Fe,3,C,Fe,3,C,與共晶,Fe,3,C,結(jié)合，,不,不易分,辨,辨室溫平,衡,衡組織,:100%,共晶轉(zhuǎn),變,變結(jié)束,時(shí),時(shí)，兩,相,相的相,對(duì),對(duì)重量,百,百分比,為,為,:,溫度降,到,到,2,點(diǎn),成分達(dá),到,到,0.77%,此時(shí),相的相,對(duì),對(duì)重量,:,在,2,點(diǎn),共晶,發(fā)生共,析,析反應(yīng),，,，轉(zhuǎn)變,為,為珠光,體,體，這,種,種由,P,與,Fe3C,組成的,共,共晶體,稱,稱低溫萊,氏,氏體,用,Le,表示,.,2,點(diǎn)以下,，,，共晶,體,體中,P,的變化,同,同共析,鋼,鋼。

共晶白,口,口鐵室,溫,溫組織,為,為,Le(P+Fe,3,C),它保留,了,了共晶,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)變產(chǎn),物,物的形,態(tài),態(tài)特征,室溫下,兩,兩相的,相,相對(duì)重,量,量百分,比,比為：,亞共晶,白,白口鐵,2.11%,w,c,4.3%,鐵碳合,金,金相圖,分,分析,合金在,12,點(diǎn)間析,出,出,到,2,點(diǎn)，液,相,相成分,變,變到,C,點(diǎn),并轉(zhuǎn)變,為,為,Le,23,點(diǎn)間從,中析出,Fe3C,，一次,的,Fe3C,被共晶,襯托出,來,來到,3,點(diǎn)，,轉(zhuǎn)變?yōu)?P,亞共晶,白,白口鐵,室,室溫組,織,織為,P+Fe3C,+Ld,過共晶,白,白口鐵,4.3%,w,c,6.69%,12,點(diǎn)間從液相,中,中析出,Fe,3,C,這種滲,碳,碳體稱一次滲,碳,碳體，用,Fe,3,C,表示，,呈,呈粗條,片,片狀到,2,點(diǎn)，余,下,下的液,相,相成分,變,變到,C,點(diǎn)并轉(zhuǎn),變,變?yōu)?Le,鐵碳合,金,金相圖,分,分析,2,點(diǎn)以下,Fe3C,成分重,量,量不再,發(fā),發(fā)生變,化,化,Le,變化同,共,共晶合,金,金,其室溫,組,組織為,Fe3C+Le,組織組,成,成物在,鐵,鐵碳合,金,金相圖,上,上的標(biāo),注,注,組織組,成,成物與,相,相組成,物,物標(biāo)注,區(qū),區(qū)別主,要,要在,+Fe,3,C,和,+Fe,3,C,+Fe,3,C,+Fe,3,C,Fe,Fe,3,C,S,Q,P,N,K,J,H,G,F,E,D,C,B,A,A+,Fe,3,C,A+F,L+A,A+,L+,F,A,L,L+,Fe,3,C,F+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,+Ld,Ld,Le,+,Fe,3,C,Le,+,Fe,3,C,Ld,P+,Fe,3,C,+Ld,P+,Fe,3,C,P+F,P,F,+,Fe,3,C,C%,溫度,鋼,鐵素體,亞共析鋼,過共析鋼,亞共晶白口鑄鐵,過共晶白口鑄鐵,共晶白口鑄鐵,共析鋼,白 口 鑄 鐵,二次滲碳體,工,業(yè),純,鐵,珠光體,萊氏體,一次滲碳體,Fe,3,C,鋼 鐵,分 類,組織組,成物相,對(duì)量,%,相組成,物相對(duì),量,%,含碳量,%,0,0.0218,0.77,2.11,4.3,6.69,100,100,0,0,三次滲碳體,4-2,含碳量,對(duì),對(duì)鐵碳,合,合金組,織,織和性,能,能的影,響,響,含,碳,碳量對(duì),室,室溫平,衡,衡組織,的,的影響,含碳量,與,與緩冷,后,后相及,組,組織組,成,成物之,鐵碳合,金,金相圖,分,分析,含,碳,碳量對(duì),力,力學(xué)性,能,能的影,響,響,亞共析,鋼,鋼隨含碳,量,量增加,，,，,P,量增加,，,，鋼的,強(qiáng),強(qiáng)度、,硬,硬度升,高,高，塑,性,性、韌,性,性下降,。

0.77%C,時(shí)，組織為,100%P,鋼的性,能,能即,P,的性能,0.9%C,，,Fe,3,C,為晶界,連,連續(xù)網(wǎng),狀,狀，強(qiáng),度,度下降,但硬度,仍,仍上升,2.11%C,，組織中,有,有以,Fe,3,C,為基的,Le,合金太,脆,脆,.,含,碳,碳量對(duì),工,工藝性,能,能的影,響,響,切,削,削性能,:,中碳鋼,合,合適,可,鍛,鍛性能,:,低碳鋼,好,好,焊,接,接性能,:,低碳鋼,好,好,鑄,造,造性能,:,共晶合,金,金好,熱,處,處理性,能,能,:,第六章,介,介紹,鑄造,焊縫組織,模鍛,切削加工的基本形式,車,刨,鉆,銑,磨,4-3,碳鋼,1,、鋼中,常,常存雜,質(zhì),質(zhì)對(duì)碳,鋼,鋼性能,的,的影響,：,：,鋼中常,存,存雜質(zhì),有,有,Mn,、,Si,、,S,、,P,等；,1.1Mn,和,Si,的影響,：,：,Mn,和,Si,是煉鋼,中,中必須,加,加入的,脫,脫氧劑,；,；,用于除,去,去溶于,鋼,鋼液中,的,的氧，,將,將,FeO,還原為,Fe,，形成,MnO,和,SiO,2,；,Mn,可以用,于,于除,S,，與鋼,液,液中的,S,結(jié)合為,MnS,，減輕,S,的危害,；,；,在碳鋼,中,中,Mn,的含量,通,通常小,于,于,0.8%,，,Mn,大部分,溶,溶于,F,中，形,成,成置換,固,固溶體,，,，強(qiáng)化,F,，一部,分,分則溶,于,于,Fe3C,中，形,成,成（,Fe,Mn)3C,；同時(shí),，,，,Mn,還能增,加,加,P,的相對(duì),含,含量。

這,這些都,使,使鋼的,強(qiáng),強(qiáng)度增,加,加；,Si,也溶于,F,之中，,起,起強(qiáng)化,作,作用，,但,但含量,較,較高時(shí),，,，會(huì)使,塑,塑韌性,下,下降，,所,所以含,量,量一般,為,為小于,0.5%,1.2S,的影響,：,：,S,是有害,雜,雜質(zhì)，,是,是煉鋼,時(shí),時(shí)由礦,石,石、燃,料,料帶到,鋼,鋼中的,，,，它的,最,最大危,害,害是在,熱,熱加工,時(shí),時(shí)開裂,，,，即產(chǎn),生,生熱脆,鋼,中,中加入,Mn,可以一,定,定程度,上,上減少,熱,熱脆的,發(fā),發(fā)生所以，,為,為避免,熱,熱脆，,鋼,鋼中的,含,含硫量,必,必須嚴(yán),格,格控制,：,：,普通碳,鋼,鋼：含,硫,硫量,0.055%,優(yōu)質(zhì)碳,鋼,鋼：含,硫,硫量,0.040%,高級(jí)優(yōu),質(zhì),質(zhì)碳鋼,：,：含硫,量,量,0.030%,。