碳钢的热处理及性能分析.pdf

《碳钢的热处理及性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验五实验五碳钢的热处理及性能分析碳钢的热处理及性能分析实验六实验六常用钢铁材料的组织观察常用钢铁材料的组织观察清华大学基础工业训练中心清华大学基础工业训练中心一一、、金属的概念金属的概念二二、、金属材料的力学性能金属材料的力学性能三三、、金属的结晶和组织金属的结晶和组织1.1.金属的结晶过程金属的结晶过程2.2.金属的组织金属的组织（（11））室温平衡组织室温平衡组织（（22））非平衡组织非平衡组织四四、、钢铁的分类和异同钢铁的分类和异同钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁和碳和碳，，所以也称钢和铸铁为所以也称钢和铸铁为FeFe--CC合金合金，，它它们的不

2、同点在于含碳量们的不同点在于含碳量，，钢的含碳量小于钢的含碳量小于2.11%2.11%，，铸铁的含碳量大于铸铁的含碳量大于2.11%2.11%。。五五、、FeFe--CC合金基本组织合金基本组织1.1.铁素体铁素体FF2.2.渗碳体渗碳体FeFe3CC3.3.珠光体珠光体PP（（F+F+FeFe3CC））六六、、钢铁的组织和性能钢铁的组织和性能1.1.碳钢的室温平衡组织碳钢的室温平衡组织碳钢的室温平衡组织由铁素体碳钢的室温平衡组织由铁素体、、渗碳渗碳体和珠光体三种基本组织组成体和珠光体三种基本组织组成。。随碳钢含随碳钢含碳量的不同碳量的不同，，基本组织的含量也相应发生基本组织的含量也相应

3、发生变化变化。。碳钢按室温组织的不同根据含碳量碳钢按室温组织的不同根据含碳量可分为三类可分为三类。。项目含碳量室温平衡组织备注种类（%）随含碳量的增加，组织中珠亚共析钢＜0.77铁素体＋珠光体光体的量增多。共析钢＝0.77全部是珠光体渗碳体分布于珠光体晶粒的周围（即晶界），在金相显过共析钢＞0.77珠光体＋渗碳体微镜下观察呈网状结构，故又称网状渗碳体。含碳量越高，渗碳体层越厚。纯铁亚共析钢共析钢过共析钢碳钢的成分、组织、性能之间的关系示意图2.2.铸铁的室温平衡组织铸铁的室温平衡组织铸铁由于含碳量高，碳的存在形态发生了变化。在钢中碳是以化合态的Fe3C（渗碳体）存在，而在铸铁中碳不仅以化

4、合态的Fe3C存在，同时出现了游离态的石墨。铸铁的组织可以认为是在铁素体或珠光体，或铁素体＋珠光体的基体上分布着不同形态的石墨。根据石墨形态的不同，常用铸铁可分为：灰铸铁—石墨以片状存在可锻铸铁—石墨以团絮状存在球墨铸铁—石墨以球状或近似球状存在可锻铸铁（铁素体基体）球墨铸铁灰铸铁（珠光体基体）（铁素体＋珠光体基体）3.3.铸铁与碳钢的性能比较铸铁与碳钢的性能比较铸铁与碳钢比较（在同一种基体下），由于铸铁中石墨的强度和伸长率都极低（σb<20Mpa，δ→0）,而且石墨的存在对基体起割裂作用，所以，铸铁的力学性能（抗拉强度、塑性、韧性）较差，不如碳钢，尤以灰铸铁（片状石墨）最差，球墨铸铁因

5、球状石墨的割裂作用最轻，具有较好的力学性能。铸铁具有优良的减震性、耐磨性、铸造性能和切削加工性能，而且生产成本低廉，因而在工业生产中得到广泛的应用。六六、、热加工工艺对碳钢组织的影响热加工工艺对碳钢组织的影响在材料加工工程中存在着如下关系：设备→工艺↘↑↓组织→性能→应用原材料→成分↗这个关系在实际生产过程中，表现为设备、工艺条件等的不同决定了热过程的非平衡程度的不同，使得金属结晶和转变过程不同，最终使金属材料的组织呈现多样性，即使同一种金属材料的组织也可呈现不同的形态。可见，正是非平衡过程的多样性，使得工程材料得到不同的组织，具备不同的性能，从而满足各种使用要求。此外，相同的金属组织，

6、晶粒越细小、分布越均匀，其力学性能越高。常用热加工工艺方法特点工热过程成形组织性能或艺及其特点特点特点应用在熔化设备中熔化金非平衡结晶，一般属炉料（熔点以上约短时间保温静置，在铸型中较为缓液态铸为粗大的柱状晶。受力不大的100℃），使满足化使金属熔体中气慢地冷却凝固，凝固造冷却速度越大，晶形状复杂件学成分要求的金属液体、夹杂物上浮获得铸件成形粒越细小体具有流动性在始锻和终锻温度使俦锭原来粗大的在加热设备中加热工固态范围内对工件施以晶粒细化，并沿变锻件，使其具有良好的在终锻温度以下塑性受力复杂的冲击力或压力，使形方向呈现方向性造塑性，并降低变形抗冷却，得到锻件变形形状简单件其发生塑性变形，

7、的特点，减小甚至力成形并改善内部组织消除铸锭内部缺陷非平衡结晶特点更在熔渣或保护气不可为明显，使得焊缝在空气或保护气氛中氛保护下快速冷拆卸组织的柱状晶的特接头区域一焊高能量加热，使构件却凝固，形成焊基本没保温过程的连点更为明显，同时般为性能薄接连接区域快速熔化，缝，焊缝以及附接成焊缝附近母材金属弱区形成熔池近母材冷却速度形组织也发生不同程很不均匀度的变化工件于加热炉内在在加热设备中使工件以不同方式或速根据不同的热规定温度下保温规非成