第五章铁碳合金相图和碳钢管理.ppt

* ECF : 共晶线 ，发生共晶转变。 1148℃ LC ( AE + Fe3C ) PSK : 共析线 ，发生共析转变。 AS 727℃ ( FP + Fe3C ) * A1 : PSK , 共析转变线。 A3 : GS , 奥氏体和铁素体相互转变线。 Acm : ES , 碳在奥氏体中的溶解度曲线。 CD : 析出一次渗碳体，由L析出Fe3CⅠ。 ES : 析出二次渗碳体，由A析出Fe3CⅡ。 PQ : 析出三次渗碳体，由F析出Fe3CⅢ。 * 五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 两个重要转变: 共晶转变、共析转变。 两个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 * 二、典型铁碳合金结晶过程分析 铁碳合金分类 工业纯铁：Wc≤0.0218% 钢：Wc =0.0218-2.11% 亚共析钢 0.0218-0.77% 共析钢 0.77% 过共析钢 0.77-2.11% 白口铸铁：Wc =2.11-6.69% 亚共晶白口铸铁 2.11-4.3% 共晶白口铸铁 4.3% 过共晶白口铸铁 4.3-6.69% * * 相图表明了钢铁材料成分、组织的变化规律，据此可判断出力学性能变化特点，从而为选材提供了可靠的依据。 例如：要求塑性、韧性好、焊接性能良好的材料，应选低碳钢；而要求硬度高、耐磨性好的各种工具钢，应选用含碳量较高的钢。 例如：用于建筑结构的各种钢需要塑性、韧性好的材料，应选用Wc﹤0.25%的钢材。 机械工程中的各种零部件需要兼有较好强度、塑性和韧性的材料，应选用Wc=0.30%-0.55%范围内的钢材。 而各种工具却需要硬度高，耐磨性好的材料，则多选用Wc=0.70%-1.2%范围内的高碳钢。 * * 由铁碳相图可知钢在高温时处于奥氏体状态，而奥氏体的强度较低，塑性好，有利于进行塑性变形。 因此，钢材的锻造、轧制等均选择在单相奥氏体的适当温度范围内进行。 * 钢：以铁为主要元素，碳的质量分数Wc﹤2.11%并含有少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。 非合金钢 低合金钢 合金钢 * * * * 实际使用的非合金钢并不是单纯的铁碳合金， 由于冶炼时所用原料以及冶炼工艺方法等影响，钢 中总不免有少量其他元素存在，如硅、锰、硫、磷、 铜、铬、镍等，这些并非有意加入或保留的元素一 般作为杂质看待。它们的存在对钢的性能有较大的 影响。 * 溶于铁素体，形成置换固溶体，使铁素体强化； 溶于渗碳体，形成合金渗碳体，提高硬度； 形成MnS，减轻硫的有害作用。 * 溶于铁素体，使铁素体强化； 形成FeO，改善钢质。 * 形成FeS,提高钢的脆性； FeS和Fe形成低熔点的共晶体，产生热脆现象。 可提高钢的含锰量，形成MnS,避免热脆现象。 * 溶于铁素体，强化铁素体； 会产生冷脆现象； * * * * * 三、常用碳钢 * Wc =0.09%--0.33% WMn=0.37%--0.65% Ws≤0.035--0.05% Wp≤0.035%--0.045% Wsi =0.30% * 牌号： 屈服点的字母 屈服点数值 质量等级符号 脱氧方法 Q MPa A B C D F b * Wc = 0.08% -- 0.85% Wsi = 0.17% -- 0.37% Wsp ≤ 0.035% * 两位数字 符号 万分之几 F b Mn * Wc = 0.65% --1.35% * T 数字 千分之几 碳 * * （以强度表示） 铸钢代号 第一组数字 第二组数字 ZG 最低屈服点 最低抗拉强度 * * * L/O/G/O * 第五章 铁碳合金相图和碳钢 第一节 相结构 第二节 Fe-Fe3C相图分析 第三节 碳钢 * 第一节 纯铁、铁碳合金的相结构及其性能 * 许多金属在固态下只有一种晶体结构，如铝、铜、银等金属在固态时无论温度高低，均为面心立方晶格。钨、钼、钒等金属则为体心立方晶格。但有些金属在固态下，存在两种或两种以上的晶格形式，如铁、钴、钛等。这类金属在冷却或加热过程中，其晶格形式会发生变化。金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。 * 纯铁的同素异构转变可概括如下： δ－Fe α－Fe γ－Fe 1394℃ 912℃ bcc bcc fcc * 1.铁碳合金的组元 ⑴ Fe 铁是过渡族元素，熔点为1538℃，密度是7.87g/cm3。 ⑵ Fe3C 是一种具有复杂结构的间隙化合物，通常称为渗碳体。 含碳量6.69%，硬度很高，强度低，塑性韧性很差。理论熔化温度1227℃。是