含碳量对组织和性能的影响.ppt

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1、1234.4含碳量对铁碳合金组组织和性能的影响4含碳量与Fe-Fe3C合金相组成物相对量、组织组成物相对量的关系5含碳量对碳钢机械性能的影响在C%<1%时，随含碳量的增加钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性降低；当C%>1%后，随含碳量的增加，钢的硬度增加，但强度、塑性、韧性降低这是因为Fe3CⅡ成连续网状分布，进一步破坏了铁素体基体之间的连接作用所造成。6碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)通常被称为钢铁材料的五大元素。C，Si，Mn对钢铁材料是有益的，称为合金元素；P和S则是有害元素，称为杂质元素。N、H、O等元素的影响。4.5钢中的杂

2、质元素及钢锭组织（1）合金元素与杂质元素7锰在钢中的存在也属于有益元素，它与氧有较强的亲合力，具有较好的脱氧能力，在炼钢时作为脱氧剂加入。另外锰与硫的亲合力很强，在钢液中与硫形成MnS，起到去硫作用，大大的消除了硫的有害影响。钢中的含锰量一般为0.25~0.80%，它一部分溶入铁素体起到固溶强化作用，提高铁素体的强度，锰还可溶入渗碳体形成合金渗碳体（Fe，Mn）3C，使钢具有较高的强度；另一部分锰与硫形成MnS，与氧形成MnO，这些非金属夹杂物大部分进入炉渣。（1）锰的影响8硅在钢中的存在属于有益元素，由于它与氧有很大的亲合力，具有很好地脱氧能力。在炼

3、钢时作为脱氧剂加入，Si+2FeO=2Fe+SiO2，硅与氧化铁反应生成二氧化硅（SiO2）非金属夹杂物，一般大部分进入炉渣，消除了FeO的有害作用。但如果它以夹杂物形式存在于钢中，将影响钢的性能。碳钢中的含硅量一般Si%≤0.4%，它大部分溶入铁素体，起固溶强化作用，提高铁素体的强度，而使钢具有较高的强度。（2）硅的影响9（3）硫的影响10硫在钢中是有害的杂质。液态时Fe、S能够互溶，固态时Fe几乎不溶解硫，而与硫形成熔点为1190℃的化合物FeS。形成的共晶体（γ-Fe+FeS）以离异共晶形式分布在γ-Fe晶界处。若将含有硫化铁共晶体的钢加热到轧制

4、、锻造温度时，共晶体熔化，进行轧制或锻造时，钢将沿晶界开裂，这种现象称为钢的“热脆”或“红脆”。11（4）磷的影响12磷在钢中的存在一般属于有害元素。在1049℃时，磷在Fe中的最大溶解度可达2.55%，在室温时溶解度仍在1%左右，因此磷具有较高的固溶强化作用，使钢的强度、硬度显著提高，但也使钢的塑性，韧性剧烈降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧升高，这种现象称为冷脆。13（5）氮的影响Fe-N相图14氮在钢中的存在一般认为是有害元素。N在γ中的最大溶解度在650℃为2.8%N，在α中的最大溶解度在590℃约为0.1%N,而在室温时的溶解度很小低于0.0

5、01%N，因此将钢由高温快速冷却后，可得到溶氮过饱和的铁素体。这种溶氮过饱和的铁素体是不稳定的，在室温长时间放置时N将以Fe4N的形式析出，使钢的强度、硬度升高，塑性、韧性降低，这种现象称为时效硬化。为了减轻氮的有害作用，就必须减少钢中的含氮量或加入Al、V、Nb、Ti等元素，使它们优先形成稳定的氮化物，以减小氮所造成的时效敏感性。15（6）氢的影响氢在钢中的存在也是有害元素，它是由潮湿的炼钢原料和炉气而进入钢中的。氢在钢中的溶解度甚微，但严重的影响钢的性能，氢溶入铁中形成间隙固溶体，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，这种现象称为氢脆。含有较多氢的钢，

6、在加热热轧时溶入，冷却时溶解度降低，析出的氢结合成氢分子，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，加上热轧时产生的内应力，当它们的综合作用力大于钢的时，在钢中就会产生许多微细裂纹如头发丝一样，也称发裂，这种组织缺陷称为白点。16（7）氧的影响氧在钢中的存在也是有害元素，由于炼钢是一个氧化过程，氧在钢液中起到去除杂质的积极作用，但在随后的脱氧过程中不能完全将它除净，氧在钢中的溶解度很小，在700℃时为0.008%，在500℃时在铁素体中的溶解度<0.001%。氧溶入铁素体一般降低钢的强度、塑性和韧性，氧在钢中主要以氧化物方式存在，如（FeO、Fe2O3、Fe3

7、O4、MnO、SiO2、Al2O3等），所以它对钢的性能的影响主要取决于这些氧化物的性能，数量、大小和分布等。17（2）钢锭的宏观组织与缺陷（1）钢锭的宏观组织18细晶区(激冷区)：温度较低的模壁使与之接触的液体会产生强烈的过冷而形成的。当模壁被加热以后，这些晶体在湍流熔液的影响下，有很多从模壁上脱离下来。它们可能留下来或大部分重新熔化，只有那些仍然靠近模壁的晶粒成长而形成细晶区。柱状晶区：细晶区前沿不易形核，随着液相温度逐渐降低，已生成的晶体向液体内生长而形成柱状晶。它们也可能是树枝晶，并且有择尤取向（铸造织构）。柱状晶区的厚度主要由等轴晶区的出现早

8、晚所控制。19等轴晶区：开始凝固的等轴激冷晶游离以及枝晶的熔断而产生大量游离自由细晶体，它们随