铁碳合金相图分析

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1、第四章铁碳合金第一节铁碳合金的相结构与性能一、纯铁的同素异晶转变δ-Fe→γ-Fe→α-Fe体心面心体心同素异晶转变——固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。特点：•是形核与长大的过程（重结晶）•将导致体积变化（产生内应力）•通过热处理改变其组织、结构→性能二、铁碳合金的基本相基本相定义力学性能溶碳量铁素体F碳在α-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低，塑性,韧性好最大0.0218%奥氏体A碳在γ-Fe中的间隙固溶体硬度低，塑性好最大2.11%渗碳体Fe3CFe与C的金属化合物硬而脆800HBW,

2、δ↑=αk=09.69%第二节铁碳合金相图一、相图分析两组元：Fe、Fe3C上半部分图形（二元共晶相图）共晶转变：1148℃727℃L4.3→A2.11+Fe3C→P+Fe3C莱氏体LdLd′2、下半部分图形（共析相图）两个基本相：F、Fe3C共析转变：727℃A0.77→F0.0218+Fe3C珠光体P二、典型合金结晶过程分类：三条重要的特性曲线   ①GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线.   ②ES线---是碳在奥氏体中的溶

3、解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线.   ③PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727ºC时达到最大值0.0218%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300ºC以下溶碳量小于0.001%.因此当铁素体从727ºC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ.工业纯铁（<0.0218%C）钢（0.0218-2.11%C）——亚共析钢、共析钢（0.77%C）、过共析

4、钢白口铸铁（2.11-6.69%C）——亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁1、共析钢结晶过程L→L+A→A→P(F+Fe3C)2、亚共析钢结晶过程L→L+A→A→A+F→P+F3、过共析钢结晶过程L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ4、共晶白口铸铁结晶过程L→Ld(A+Fe3C)→Ld(A+Fe3C+Fe3CⅡ)→Ld′(P+Fe3C+Fe3CⅡ)5、亚共晶白口铸铁结晶过程L→Ld(A+Fe3C)+A→Ld+A+Fe3CⅡ→Ld′+P+Fe3CⅡ6、过共晶白口铸铁结晶过程L→Ld(

5、A+Fe3C)+Fe3C→Ld+Fe3C→Ld′+Fe3C三、铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系1、含碳量对铁碳合金平衡组织的影响2、含碳量对铁碳合金力学性能的影响四、铁碳合金相图的应用1、选材方面的应用2、在铸造、锻造和焊接方面的应用3、在热处理方面的应用第一节碳钢（非合金钢）碳钢是指ωc≤2.11%，并含有少量锰、硅、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。铁碳合金具有良好的力学性能和工艺性能，且价格低廉，故广泛应用。一、杂质元素对碳钢性能的影响1、锰Mn+FeO→MnO+Fe（脱氧）Mn+S→MnS炉渣（

6、去硫）Mn溶入铁素体→固溶强化Mn溶入Fe3C→形成合金渗碳体（Fe,Mn）3CMn<0.8%，对性能影响不大2、硅Si+FeO→SiO2+Fe（脱氧）Si溶入铁素体→固溶强化Si<0.4%，对性能影响不大3、硫钢中S+Fe→FeS。FeS与Fe形成低熔点的共晶体（985℃）分布在晶界上，当钢在热加工（1000~1200℃）时，共晶体熔化，导致开裂——热脆消除热脆：Mn+S→MnS（熔点高1620℃并有一定塑性）硫是一种有害元素4、磷钢中磷全部溶于铁素体，产生强烈固溶强化，低温时更加严重——冷脆磷是一

7、种有害元素杂质元素来源作用Si炼钢时残留溶入F→固溶强化——有益Mn炼钢时残留溶入F→固溶强化——有益S矿石中热脆性——有害P矿石中冷脆性——有害二、碳钢的分类按含碳量分：低碳钢(0.0218～0.25)、中碳钢（0.25～0.6）、高碳钢（0.6～2.06%）按质量分类：普通碳钢、优质碳钢、特殊碳钢（S、P含量）按用途分类：碳素结构钢、碳素工具钢三、碳钢的牌号、性能和应用1、碳素结构钢GB700-88Q195,Q215,Q235,Q255,Q275(五大类，20个钢种)GB700-79A1,A2,A

8、3,A4,A5Q235-AF表示：σs≥235Mpa，质量等级为A，沸腾钢。应用：Q195,Q215——塑性高，用于冲压件、铆钉、型钢等；Q235——强度较高，用于轴、拉杆、连杆等；Q255,Q275——强度更高，用于轧辊、主轴、吊钩等。2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢：优质钢、高级优质钢（A）、特级优质钢（E）牌号：08F——冲压件；45——齿轮、连杆、轴类；65Mn——弹簧、弹簧垫圈、轧辊等。3、碳素工具钢牌号：T8、T8A——木工工具；T10、T1