★第二章 碳素钢.pptx

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1、造船材料第二章碳素钢主讲：王臻碳素钢目录页铁碳相图碳钢铁碳合金状态图铁碳合金的基本组织铁碳合金状态图第一节1.铁碳合金的定义：铁碳合金是以铁为基础的合金，也是钢和铸铁的统称，它是现代工业中应用最广泛的合金。2.铁碳合金的基本组织：铁素体；奥氏体；渗碳体；珠光体。铁碳合金状态图铁碳合金的基本组织基本组织第一节珠光体奥氏体渗碳体铁素体铁素体碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。它仍保持α-Fe的体心立方晶格。特点：（1）塑性和韧性好；（2）强度和硬度低。形态：均匀的多边形晶粒。右图为铁素体的显微组织图（100×）。第一节基本组织珠光体奥氏体渗碳体铁

2、素体奥氏体碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A表示。它仍保持γ-Fe的面心立方晶格。特点：（1）塑性较好；（2）硬度较低；（3）易于锻压成形形态：多边形，晶界较铁素体平直。右图为奥氏体的显微组织图（100×）。第一节珠光体奥氏体渗碳体铁素体基本组织渗碳体渗碳体是铁和碳形成的一种间隙化合物，其分子式为Fe3C，可以用Cm表示。它仍保持α-Fe的体心立方晶格。特点：（1）塑性和韧性好；（2）强度和硬度低。形态：均匀的多边形晶粒。右图为Fe3C的晶体结构。第一节珠光体奥氏体渗碳体铁素体基本组织珠光体珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。特

3、点：（1）硬度和塑性适中；（2）强度较高。形态：铁素体和渗碳体呈片状交替排列。右图为珠光体的显微组织图（500×）。状态图第一节铁碳相图铁碳合金状态图，也称为铁碳相图，是研究铁碳合金的基础。它反映了在平衡条件下，不同铁碳合金的成分、温度与组织之间的相互关系。它是研究钢、铁材料的组织及性能的理论基础，也是制定铁碳合金热加工工艺和热处理工艺的重要依据。简化后的铁碳相图铁碳相图应用铁碳相图分析右图为简化后的铁碳相图。状态图第一节铁碳相图分析主要特性点A：1538℃，wc=0，纯铁的熔点（或结晶温度）C：1148℃，wc=4.3%，共晶点D：1227℃，wc=6.69%，

4、渗碳体的熔点E：1148℃，wc=2.11%，碳在γ-Fe中的最大溶解度F：1148℃，wc=6.69%，共晶渗碳体的成分点简化后的铁碳相图铁碳相图应用铁碳相图分析状态图第一节铁碳相图分析简化后的铁碳相图铁碳相图应用铁碳相图分析铁碳相图分析主要特性点（二）：G：912℃，wc=0，α-Fe与γ-Fe的同素异构转变点S：727℃，wc=0.77%，共析点P：727℃，wc=0.0218%，碳在α-Fe中的最大溶解度Q：室温，0.0008%，室温下碳在α-Fe中的溶解度状态图第一节铁碳相图分析简化后的铁碳相图铁碳相图应用铁碳相图分析铁碳相图分析主要特性线：ACD线：液

5、相线；AECF线：固相线；GS线：A3线；ES线：Acm线；ECF线：共晶线；PSK线：共析线（A1线）。右视频为铁碳相图的主要特性线的演示图。状态图第一节简化后的铁碳相图铁碳相图应用铁碳相图分析铁碳相图应用铁碳合金状态图不仅为合理选材提供了理论基础，而且是制定铸、锻、焊、热处理等加工工艺的重要依据。主要应用有以下两个方向：（1）正确选材；（2）制定热加工工艺。此外，由于对材料性能要求的不同，各种不同热处理方法的温度选择都得借助于状态图来确定。碳钢第二节碳元素对钢性能的影响钢材的分类杂质元素对钢性能的影响1.碳钢的定义：主要指碳含量小于2.11%的铁碳合金，有时也

6、称为普碳钢或碳素钢。2.碳元素对钢性能的影响：在含碳量小于0.8%的碳钢中，随着含碳量的增加，钢的强度增加，硬度增加，塑性、韧性降低。在含碳量大于0.8%的碳钢中，含碳量继续增加，钢的强度不仅不再增加，反而有所下降，但硬度仍继续升高，塑性、韧性继续下降。碳钢第二节碳元素对钢性能的影响钢材的分类杂质元素对钢性能的影响1.碳钢中的杂质元素：碳钢中常存的杂质元素主要有锰、硅、硫和磷。2.锰的影响：锰在钢中是一种有益的元素。在室温下，锰能溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。锰液能溶于渗碳体，形成合金渗碳体。碳钢第二节碳元素对钢性能的影响钢材的分类杂质元素对钢性能的影响3.

7、硅的影响：硅在钢中也是一种有益元素。在室温下，硅能溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。4.硫的影响：硫在钢中是一种有害元素。在固态下，硫主要以Fes形态存在于钢中。当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已熔化，晶粒间结合被破坏，钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。碳钢第二节碳元素对钢性能的影响钢材的分类杂质元素对钢性能的影响4.磷的影响：磷在钢中也是一种有害元素。在一般情况下，钢中的磷能完全溶于铁素体中。磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性显著降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆性。5.其他杂质的影响：在钢

8、的冶炼过程