机械工程材料课件Material-2

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1、机械工程材料主讲:胡耀华23八月2021机械工程材料课程内容：绪论工程材料分类及材料性能第1章金属的结构与凝固第2章铁碳合金相图及碳钢第3章金属的塑性变形与再结晶第4章钢的热处理第5章工业用钢第6章铸铁第7章有色金属及其合金第8章零部件的失效分析与选材【重点内容】1.铁碳合金的各种基本组织的概念；2.铁碳合金相图中各点、线、区的含义，了解成份、温度、组织、相之间的关系和变化规律，根据相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；3.铁碳合金的成份、组织与性能之间的关系；4.钢中常见杂质对钢的性能的影响；5.碳钢的分类，编号和用途；【难点】铁碳合金平衡结晶过程

2、分析、杠杆定律的计算、含碳量对铁碳合金性能的影响、碳钢的牌号与应用。【基本要求】1.熟练掌握铁碳合金中的相结构与性能；2.熟练掌握铁碳合金状态图并利用状态图对典型合金的结晶过程进行分析；会用杠杆定律计算铁碳合金中相组成物与组织组成物的相对量；3.掌握碳钢的牌号及用途；第一节铁碳合金相图铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。含碳量为0.0218%~2.11%的称钢含碳量为2.11%~6.69%的称铸铁。I、同素异构转变构转变。同素异构转变属于相变之一—固态相变。1、铁的同素异构转变铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为：1394℃912℃-F

3、e⇄-Fe⇄-Fe物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异纯铁的同素异构转变铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-Fe3C相图。FeFe3CFe2CFeCCC%(at%)→铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础,是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据.2-1铁碳合金的基本组成相和基本组织Fe-c合金的基本相有五种：①L液相;②δ相（高温铁素体相）

4、;③γ相（奥氏体相）;④α相（铁素体相）;⑤FeC3(渗碳体相)其中②、③、④为固溶体相，⑤为化合物相。液相L是铁与碳的液溶体，温度下降，Fe以δ-Fe形式结晶出来。是碳在δ-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，在1394。C以上存在。温度下降后，Fe以γ-Fe形式结晶出来。用符号A或γ表示，是碳溶在在γ-Fe中的间隙固溶体，呈面心立方晶格，傲视体重碳的固溶度较大，在1148。C时溶碳量为2.11%，奥氏体强度较低，硬度不高，易于塑性变形。用符号α或F表示，是碳在α-Fe中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，铁素体中碳的固溶度极小，室温时约为0.0008%，60

5、0。C时为0.0006%，在727。C石炭容量最大，为0.0218%。铁素体的性能特点是强度低，硬度低，塑性好。因其固容量很小，其机械性能与工业纯铁同。在硝酸酒精及苦味酸钠中，也不易受腐蚀，故显微镜下只能看到受腐蚀的晶界。Fe3C是一个化合物相，以Fe3C或以Cm表示。它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物，其硬度很高800HBW,σb为30MPa,而塑性，韧性几乎为零，脆性更大。渗碳体不易受硝酸酒精溶液腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但如受碱性苦味酸钠溶液腐蚀，则呈黑色。其显微组织形态很多，可呈片状、粒状、网状或板状，是碳钢中的主要强化相，它的分布和形状对钢的性

6、能有很大的影响，其C%为6.69%，Fe3CI为板状，Fe3CII为网状，Fe3CIII为片状，Fe3C共析为层状，Fe3C共晶为基体。一、铁碳合金的组元和相碳在δ-Fe中的固溶体称δ-铁素体，用δ表示。都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。铁素体⒈组元：Fe、Fe3C⒉相⑴铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体,用F或表示。⑵奥氏体:碳在-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为

7、2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体⑶渗碳体：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa),脆性大,塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),该反应对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。铸铁中的石墨钢中的渗碳体Fe-C合金的基本组织组成物1、基本组织：合金的组织由相组成，可以是单相，也可以是两相或多相。组织和结构是有区

8、别的，主要表现在它的尺度不同。组织是显微尺度，结构是原子尺度。组织