工程材料4教材

1、鐵碳合金3-1 3-1 鐵碳合金的基本相鐵碳合金的基本相一、一、Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖的組元相圖的組元1 1FeFe組元組元-Fe(bcc) -Fe(fcc-Fe(bcc) -Fe(fcc)-Fe(bcc) ()-Fe(bcc) (同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變) )強(qiáng)度低、硬度低；韌性、塑性好強(qiáng)度低、硬度低；韌性、塑性好2 2FeFe3 3C C （ CementiteCementite， CmCm）（在（在Fe-CFe-C相圖中表現(xiàn)為位于相圖中表現(xiàn)為位于6.696.69C C處的豎直線）處的豎直線）熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。熔點(diǎn)高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。912912

2、13941394二、二、Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖中的相相圖中的相1 1液相液相L L 液相液相L L是鐵與碳的液溶體。是鐵與碳的液溶體。2 2 相相 又稱高溫鐵素體，是碳在又稱高溫鐵素體，是碳在FeFe中的間隙固溶體，中的間隙固溶體， 呈體心立方晶格，在呈體心立方晶格，在13941394以上存在。以上存在。3 3 相相 也稱鐵素體，用也稱鐵素體，用符號符號F F 或或 表示，是碳在表示，是碳在Fe Fe 中的間隙固溶體，呈體心立方晶格中的間隙固溶體，呈體心立方晶格 強(qiáng)度、硬度強(qiáng)度、硬度 低；塑性好低；塑性好 （室溫：（室溫：C%=0.0008%, 727 C%=0.0008%, 7

3、27 ： C%=0.0218%C%=0.0218%）4 4 相相 常稱奧氏體，用符號常稱奧氏體，用符號A A或或 表示，是碳在表示，是碳在FeFe中中 的間隙固溶體，呈面心立方晶格。奧氏體中碳的的間隙固溶體，呈面心立方晶格。奧氏體中碳的 固溶度極大，在固溶度極大，在11481148時(shí)碳溶量最大達(dá)時(shí)碳溶量最大達(dá)2.11%2.11%。 奧氏體的強(qiáng)度較低，硬度不高，易于塑性變形。奧氏體的強(qiáng)度較低，硬度不高，易于塑性變形。 5 5Fe3CFe3C相相 是一個(gè)化合物相，滲碳體根據(jù)生成條件不同有條是一個(gè)化合物相，滲碳體根據(jù)生成條件不同有條 狀、網(wǎng)狀、片狀、粒狀等形態(tài)，是鋼中主要的強(qiáng)狀、網(wǎng)狀、片狀、粒狀等形

4、態(tài)，是鋼中主要的強(qiáng) 化相，對鐵碳合金的力學(xué)性能有很大影響?；?，對鐵碳合金的力學(xué)性能有很大影響。 32 FeFe3C相圖的分析相圖的分析SQPNJHGECBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LeLeLe+ Fe3CLe+ Fe3CLeP+ Fe3C+LeP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CKFDF FeFe3CC%一、重要點(diǎn)與線的分析一、重要點(diǎn)與線的分析 1、重要的點(diǎn)、重要的點(diǎn)A：純鐵的熔點(diǎn)，：純鐵的熔點(diǎn)，t=1538C ，C=0D：Fe3C的熔點(diǎn)，的熔點(diǎn)，t=1227 C ， C=6.69%G：純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，：純鐵同素

5、異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)， - Fe- Fe t=912 C ，C=0 E：C在在 - Fe中的最大溶解度點(diǎn)，中的最大溶解度點(diǎn)，t=1148 C ，C=2.11%，也是鋼與白口鐵的成分分界點(diǎn)。也是鋼與白口鐵的成分分界點(diǎn)。P： C在在 - Fe中最大溶解度點(diǎn)，中最大溶解度點(diǎn)，t=727 C ， C=0.0218%。也是純鐵與鋼的成分分界點(diǎn)。也是純鐵與鋼的成分分界點(diǎn)。C：共晶點(diǎn)，：共晶點(diǎn)，t=1148 C ， C=4.3%S：共析點(diǎn)，：共析點(diǎn)，t=727 C ，C=0.77%2、重要的線、重要的線 ACD：液相線。：液相線。 AECF：固相線。：固相線。ES：碳在奧氏體中的溶解度曲線。以：碳在奧氏體中的溶解度曲

6、線。以Acm表示。表示。 凡含凡含C量高于量高于0.77%的鐵碳合金自的鐵碳合金自1148 C 冷冷到到727C 時(shí)，均會(huì)從奧氏體中沿晶界析出網(wǎng)狀時(shí)，均會(huì)從奧氏體中沿晶界析出網(wǎng)狀 Fe3C 。PQ：碳在鐵素體中的溶解度曲線。碳在鐵素體中的溶解度曲線。 凡含凡含C量大于零的鐵碳合金自量大于零的鐵碳合金自727C 冷到室溫冷到室溫時(shí)均會(huì)從鐵素體中析出時(shí)均會(huì)從鐵素體中析出 Fe3C I ，但是因含量很但是因含量很少一般不予考慮少一般不予考慮。 GS：從不同含碳量的奧氏體中析出鐵素體的開：從不同含碳量的奧氏體中析出鐵素體的開始線。以始線。以A3表示。表示。 EFC：共晶線。共晶反應(yīng)發(fā)生在含碳為：共晶線

7、。共晶反應(yīng)發(fā)生在含碳為 2.11 6.69%的鐵碳合金中。的鐵碳合金中。 PSK：共析線，：共析線，以以A1表示。共析反應(yīng)發(fā)生在含表示。共析反應(yīng)發(fā)生在含碳為碳為 0.0218 6.69%的鐵碳合金中。的鐵碳合金中。3 3 3 3 典型合金的結(jié)晶過程典型合金的結(jié)晶過程 1.1.鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類根據(jù)根據(jù)FeFeFeFe3 3C C相圖，鐵碳合金可分為相圖，鐵碳合金可分為三三類：類： 1)1)工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵wwc c 0.0218%0.0218% 2) 2)鋼鋼0.0218% w0.0218% wc c 2.11% 2.11% 3) 3)白口鑄鐵白口鑄鐵2.11% 2.11% w wc

8、 c 6.69% 6.69% 工業(yè)純鐵的室溫平衡組織為鐵素體（工業(yè)純鐵的室溫平衡組織為鐵素體（F F），呈白色），呈白色狀。由于其強(qiáng)度低、硬度低狀。由于其強(qiáng)度低、硬度低, ,不宜用作結(jié)構(gòu)材料。不宜用作結(jié)構(gòu)材料。鋼的共同特點(diǎn)是高溫下都有塑性很好的鋼的共同特點(diǎn)是高溫下都有塑性很好的A A體組織，體組織，適合于壓力加工。適合于壓力加工。白口白口鑄鑄鐵因?yàn)樵诟邷貢r(shí)都有脆性的共晶萊氏體，鐵因?yàn)樵诟邷貢r(shí)都有脆性的共晶萊氏體，所以不能進(jìn)行鍛壓，而共晶成分合金的流動(dòng)性好，所以不能進(jìn)行鍛壓，而共晶成分合金的流動(dòng)性好，適合于鑄造。適合于鑄造。2 2、典型合金的結(jié)晶、典型合金的結(jié)晶工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵共析鋼共析鋼 過共

9、析鋼過共析鋼亞共析鋼亞共析鋼 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵（C%0.0218%） 工業(yè)純鐵結(jié)晶過程示意圖LL+AAA+FFF+FeLL+AAA+FFF+Fe3 3C CIIIIII相組成物：相組成物： FeFe3 3C C%=6.69%C C%=6.69%F C%0.0008%F C%0.0008%相相對量：相相對量： F%= F%= Fe Fe3 3C%= C%= 組織組成物：組織組成物：F F（等軸晶）（等軸晶）和和FeFe3 3C CIIIIII（小片狀）（小片狀）1 12 23 34 45 5共析鋼共析鋼 C%=0.7

10、7%C%=0.77%L L+A A PL L+A A P相組成物：相組成物：F F和和FeFe3 3C C 組織組成物組織組成物 ： P (P (層片狀層片狀) 100%) 100%1 12 23-33-3鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。亞共析鋼亞共析鋼 0.0218%C%0.77%0.0218%C%0.77%2、亞共析鋼、亞共析鋼LL+A A A+F P+F含含0.45%C鋼的組織鋼的組織含含0.20%C鋼的組織鋼的組織含含0.60%C鋼的組織鋼的組織LL+A A A+F A+P+F P+FLL+A A A+F A+P+F P+F相組成物：相組成物：F F，F(xiàn)

11、eFe3 3C C相相對量：相相對量：F%= F%= FeFe3 3C%= C%= 組織組成物：組織組成物：F F、P PP%= P%= F%= F%= 45鋼金相鋼金相FP過共析鋼過共析鋼3、過共析鋼、過共析鋼LL+A A A+ Fe3C P+ Fe3C LL+AAA+FeLL+AAA+Fe3 3C CII IIP+FeP+Fe3 3C CII II相組成物：相組成物：F F，F(xiàn)eFe3 3C C F%= F%= FeFe3 3C%=C%= 組織組成物：組織組成物：P P，F(xiàn)eFe3 3C CII II組織相對量：組織相對量：FeFe3 3C CII II%= %= P%= P%= 4-43

12、21T12鋼金鋼金相相Fe3CIIP含含1.4%C鋼的組織鋼的組織鋼的共同特點(diǎn)是高溫下都有塑性很好的鋼的共同特點(diǎn)是高溫下都有塑性很好的A體組體組織，適合于壓力加工。織，適合于壓力加工。共晶白口鐵（共晶白口鐵（C%=4.3%C%=4.3%） l1、共晶白口鐵、共晶白口鐵L Ld(A+Fe3C) Ld(A + Fe3C +Fe3C) Ld(P + Fe3C +Fe3C)奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。LL+LdLd(A+FeLL+LdLd(A+Fe3 3C C共晶共晶) ) Ld(A+FeLd(A+Fe3 3C C共晶共晶+Fe+Fe3 3C CII II) ) Ld

13、(P+FeLd(P+Fe3 3C C共晶共晶+Fe+Fe3 3C CII II) ) 相組成物：相組成物：F F，F(xiàn)eFe3 3C C F%= F%= FeFe3 3C%= C%= 組織組成物：組織組成物：LdLd共晶白口鐵共晶白口鐵金相金相亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 2.11%C%4.3% n2、亞共晶白口鐵、亞共晶白口鐵 L L+A A+ Ld A+ Fe3C +Ld P + Fe3C +L d相組成物：相組成物：F F，F(xiàn)eFe3 3C C相相對量：相相對量：F%= F%= FeFe3 3C%= C%= 組織組成物：組織組成物：P P，LdLd，F(xiàn)eFe3 3C CII II亞共晶白口

14、亞共晶白口鑄鐵金相鑄鐵金相 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 n3、過共晶白口鐵、過共晶白口鐵 L L+ Fe3C Fe3C +Ld Fe3C +L d 因?yàn)榘卓阼F在高溫時(shí)都有脆性的共晶萊氏體，因?yàn)榘卓阼F在高溫時(shí)都有脆性的共晶萊氏體，所以不能進(jìn)行鍛壓，而共晶成分合金的流動(dòng)性所以不能進(jìn)行鍛壓，而共晶成分合金的流動(dòng)性好，適合于鑄造。好，適合于鑄造。相組成物：相組成物：F%= Fe3C%= 組織組成物：組織組成物：Ld，F(xiàn)e3C Fe3C%= Ld%=Ld%= 過共晶白口過共晶白口鑄鐵金相鑄鐵金相 總結(jié)：鐵碳合金相圖總結(jié)：鐵碳合金相圖 l點(diǎn)：點(diǎn)：符號、成分、溫度符號、成分、溫度萊氏體萊氏體Le(A+ F

15、e3C) Le(P+Fe3C)珠光體珠光體P(F+ Fe3C)復(fù)相組織組成物：復(fù)相組織組成物：組織組成物標(biāo)注組織組成物標(biāo)注相區(qū)標(biāo)注相區(qū)標(biāo)注線：線：液固相線、水液固相線、水平線、固溶線、固平線、固溶線、固溶體轉(zhuǎn)變線溶體轉(zhuǎn)變線A 1538D 1227N 1394G 912PSK 727ECF 1148HJB 1495FeFe3CSQPNJHGECBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LdLdLd+ Fe3CLd+ Fe3CLdP+ Fe3C+LdP+ Fe3CP+FPF+ Fe3C溫度溫度KFDC%FeFe3CSQPNKJHGF

16、EDCBAA+ Fe3CA+FL+AA+ L+ F ALL+ Fe3CF+ Fe3CA+ Fe3CA+ Fe3C+LdLdLd+ Fe3CLd+ Fe3CLdP+ Fe3C+LdP+ Fe3CP+FPF+ Fe3CC%溫度溫度合金合金相的相對重量百分比相的相對重量百分比組織組成物的相對重組織組成物的相對重量百分比量百分比45鋼鋼T10鋼鋼含碳含碳3.0%亞亞共晶白共晶白口鐵口鐵%7 . 6%1000008. 069. 60008. 045. 03 CFeQ%3 .93%7 . 6%100 FQ%4 .58%1000008. 077. 00008. 045. 0 PQ%6 .41%4 .58%1

17、00 FQ%9 .14%1000008. 069. 60008. 00 . 13 CFeQ%1 .85%9 .14%100 FQ%9 . 3%10077. 069. 677. 00 . 13 CFeQ%1 .96%9 . 3%100 PQ%6 .40%10011. 23 . 411. 20 . 3 LeQ%4 .1377. 069. 677. 011. 2%)6 .401(3 CFeQ%46%4 .13%6 .40%100 PQ%2 .55%1000008. 069. 60 . 369. 6 FQ%8 .44%2 .55%1003 CFeQ杠桿定律的應(yīng)用杠桿定律的應(yīng)用3 3、鐵碳合金的成分、鐵

18、碳合金的成分- -組織組織- -性能關(guān)系性能關(guān)系 1 1、成分變化：、成分變化：鐵碳合金在室溫下的組織皆由鐵碳合金在室溫下的組織皆由F F和和FeFe3 3C C兩相組成。隨碳兩相組成。隨碳含量的增加，含量的增加，F(xiàn) F的含量逐漸變少，由的含量逐漸變少，由100%100%按直線關(guān)系減少按直線關(guān)系減少到到0%0%，F(xiàn)eFe3 3C C的含量則由的含量則由0%0%增加到增加到100%100%。2 2、組織變化：、組織變化： 鐵碳合金碳含量增加，組織按下列順序變化：鐵碳合金碳含量增加，組織按下列順序變化：F F、F+PF+P、P P、P+FeP+Fe3 3C C、P+ FeP+ Fe3 3C C+

19、Ld+ Ld、LdLd、Ld+ Ld+ FeFe3 3C C、FeFe3 3C C （1 1）力學(xué)性能）力學(xué)性能 硬度硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨碳含量的增加，合金的硬度呈直線關(guān)系增大。數(shù)，隨碳含量的增加，合金的硬度呈直線關(guān)系增大。強(qiáng)度強(qiáng)度對組織形態(tài)很敏感。隨碳含量的增加，亞共析鋼中對組織形態(tài)很敏感。隨碳含量的增加，亞共析鋼中P P增增多而多而F F減少。減少。P P的強(qiáng)度比較高，所以亞共析鋼的強(qiáng)度隨碳含的強(qiáng)度比較高，所以亞共析鋼的強(qiáng)度隨碳含量的增大而增大。當(dāng)碳含量超過共析成分之后，由于強(qiáng)度很量的增大而增大。當(dāng)碳含量

20、超過共析成分之后，由于強(qiáng)度很低的低的FeFe3 3C C沿晶界出現(xiàn)，合金強(qiáng)度的增加變慢，到約沿晶界出現(xiàn)，合金強(qiáng)度的增加變慢，到約0.90.9時(shí)，時(shí)，F(xiàn)eFe3 3C C沿晶界形成完整的網(wǎng)，強(qiáng)度迅速降低。沿晶界形成完整的網(wǎng)，強(qiáng)度迅速降低。塑性塑性合金的塑性變形全部由合金的塑性變形全部由F F提供。所以隨碳含量的增大，提供。所以隨碳含量的增大，F(xiàn) F量不斷減少時(shí)，合金的塑性連續(xù)下降。量不斷減少時(shí)，合金的塑性連續(xù)下降。 3 3、性能變化：、性能變化：l 含碳量對力學(xué)性能的影響含碳量對力學(xué)性能的影響l亞共析鋼隨含碳量增加，亞共析鋼隨含碳量增加，P 量增加，量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性

21、、韌性下降升高，塑性、韌性下降。l0.77%C時(shí)，時(shí)，組織為組織為100% P, 鋼的性能即鋼的性能即P的性能。的性能。l0.9%C，F(xiàn)e3C為晶界為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，連續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降強(qiáng)度下降, 但但硬度仍上升。硬度仍上升。l2.11%C，組織中有以組織中有以Fe3C為基的為基的Le,合金太脆合金太脆.對于應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)材料亞共析鋼，合金的對于應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)材料亞共析鋼，合金的硬度、強(qiáng)度和塑性可根據(jù)成分或組織作如下硬度、強(qiáng)度和塑性可根據(jù)成分或組織作如下估算：估算：硬度硬度8080F%+180F%+180P%(HB)P%(HB)或硬度或硬度8080F%+800F%+800Fe3C%(HB)Fe3C

22、%(HB)強(qiáng)度強(qiáng)度230230F%+770F%+770P%(MPa)P%(MPa)延伸率延伸率()50()50F%+20F%+20P%(%)P%(%)l 含碳量對工藝性能的影響含碳量對工藝性能的影響l 切削性能切削性能: 中碳鋼合適中碳鋼合適l 可鍛性能可鍛性能: 低碳鋼好低碳鋼好l 焊接性能焊接性能: 低碳鋼好低碳鋼好l 鑄造性能鑄造性能: 共晶合金好共晶合金好l 熱處理性能熱處理性能:鑄鑄造造焊縫組織焊縫組織模鍛模鍛切削加工的基本形式切削加工的基本形式車車刨刨鉆鉆銑銑磨磨34 Fe-Fe34 Fe-Fe3 3C C相圖的應(yīng)用相圖的應(yīng)用 1.1.在鋼鐵材料選用方面的應(yīng)用在鋼鐵材料選用方面的應(yīng)

23、用 (1)(1)分析零件的工作條件分析零件的工作條件, , 根據(jù)鐵碳合金成分、根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。(2)(2)根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律規(guī)律 , , 確定選定材料的工作范圍。確定選定材料的工作范圍。建筑結(jié)構(gòu)和各種型鋼需用塑性、韌性好的材料，建筑結(jié)構(gòu)和各種型鋼需用塑性、韌性好的材料，因此選用碳含量較低的鋼材。因此選用碳含量較低的鋼材。各種機(jī)械零件需用強(qiáng)度、塑性及韌性都較好的各種機(jī)械零件需用強(qiáng)度、塑性及韌性都較好的材料。應(yīng)選用碳含量適中的中碳鋼。各種工具需材料。應(yīng)選用碳含

24、量適中的中碳鋼。各種工具需用硬度高和耐磨性好的材料，則選碳含量高的鋼用硬度高和耐磨性好的材料，則選碳含量高的鋼種。種。純鐵磁導(dǎo)率高，矯頑力低，可作軟磁材料使用，純鐵磁導(dǎo)率高，矯頑力低，可作軟磁材料使用，例如做電磁鐵的鐵心等。例如做電磁鐵的鐵心等。白口鑄鐵硬度高、脆性大，不能切削加工，也白口鑄鐵硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能鍛造，但其耐磨性好，鑄造性能優(yōu)良，適不能鍛造，但其耐磨性好，鑄造性能優(yōu)良，適用于作要求耐磨、不受沖擊、形狀復(fù)雜的鑄件，用于作要求耐磨、不受沖擊、形狀復(fù)雜的鑄件，例如拔絲模、冷軋輥、貨車輪、犁鏵、球磨機(jī)例如拔絲模、冷軋輥、貨車輪、犁鏵、球磨機(jī)的磨球等。的磨球等。 2.2.

25、在鑄造工藝方面的應(yīng)用在鑄造工藝方面的應(yīng)用 根據(jù)根據(jù)FeFeFeFe3 3C C相圖可以確定合金的澆注溫度。澆相圖可以確定合金的澆注溫度。澆注溫度一般在液相線以上注溫度一般在液相線以上5050100100。 3.3.在熱緞、熱軋工藝方面的應(yīng)用在熱緞、熱軋工藝方面的應(yīng)用 鍛造或軋制要求好的塑性、變形抗力，選在單相奧鍛造或軋制要求好的塑性、變形抗力，選在單相奧氏體區(qū)內(nèi)進(jìn)行。氏體區(qū)內(nèi)進(jìn)行。 4.4.在熱處理工藝方面的應(yīng)用在熱處理工藝方面的應(yīng)用 FeFeFeFe3 3C C相圖對于制訂熱處理工藝有著特別重相圖對于制訂熱處理工藝有著特別重要的意義。一些熱處理工藝如退火、正火、淬火的要的意義。一些熱處理工藝

26、如退火、正火、淬火的加熱溫度都是依據(jù)加熱溫度都是依據(jù)FeFeFeFe3 3C C相圖確定的。相圖確定的。 在運(yùn)用在運(yùn)用FeFeFeFe3 3C C相圖時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：相圖時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： FeFeFeFe3 3C C相圖只反映鐵碳二元合金中相的平相圖只反映鐵碳二元合金中相的平衡狀態(tài)，如含有其它元素，相圖將發(fā)生變化。衡狀態(tài)，如含有其它元素，相圖將發(fā)生變化。 FeFeFeFe3 3C C相圖反映的是平衡條件下鐵碳合金相圖反映的是平衡條件下鐵碳合金中相的狀態(tài)，若冷卻或加熱速度較快時(shí)，其組織轉(zhuǎn)中相的狀態(tài)，若冷卻或加熱速度較快時(shí)，其組織轉(zhuǎn)變就不能只用相圖來分析了。變就不能只用相圖來分析了。 碳素鋼碳

27、素鋼是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。3434 一、常存雜質(zhì)元素對一、常存雜質(zhì)元素對性能的影響性能的影響鋼中的雜質(zhì)一般是指鋼中的雜質(zhì)一般是指MnMn、SiSi、P P、S S和氣體元素和氣體元素HH、OO 等。等。1 1錳錳 有益（有益（0.25-0.80%0.25-0.80%） a. a. 脫氧劑：脫氧劑： 降低降低FeOFeO脆性，脆性， b. b. 脫硫劑：脫硫劑： Mn+SMnSMn+SMnS Mn能與能與S親合力大，形成親合力大，形成MnS， ，其熔點(diǎn)高（，其熔點(diǎn)高（1620 1620 CC），常呈粒狀分布在晶內(nèi)，且具有一定的塑性，可），常呈粒狀

28、分布在晶內(nèi)，且具有一定的塑性，可降低降低FeSFeS的有害作用。的有害作用。熱加工性能熱加工性能 c. c. 固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化： 使性能更優(yōu)。使性能更優(yōu)。MnMn可以溶于可以溶于F F中，中，強(qiáng)化鋼；強(qiáng)化鋼；MnMn可以增加可以增加P P相對含量，并使相對含量，并使P P細(xì)化，鋼強(qiáng)度細(xì)化，鋼強(qiáng)度提高提高2硅硅 有益有益 a. 脫氧脫氧脆性脆性 b. 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化 Si溶于溶于F中，提高鋼的強(qiáng)度硬度中，提高鋼的強(qiáng)度硬度和彈性；但硅使鋼的塑性韌性降低，一般控制鋼和彈性；但硅使鋼的塑性韌性降低，一般控制鋼中含量小于中含量小于0.35%。3磷磷 有害有害 P能部分溶入鐵素體中，部分形成脆性很大的

29、化合物能部分溶入鐵素體中，部分形成脆性很大的化合物Fe3P，使鋼在常溫下塑性、韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)化溫，使鋼在常溫下塑性、韌性急劇下降，脆性轉(zhuǎn)化溫度提高，度提高，冷脆冷脆4硫硫 有害有害 硫在鋼中與硫在鋼中與Fe形成形成FeS，F(xiàn)eS又與又與Fe形成低熔點(diǎn)形成低熔點(diǎn)985C的共晶體，的共晶體，并常分布在晶界，當(dāng)鋼在并常分布在晶界，當(dāng)鋼在1000 C以上熱加工時(shí)，低熔點(diǎn)的共晶熔以上熱加工時(shí)，低熔點(diǎn)的共晶熔化，導(dǎo)致鋼沿晶界開裂，使鋼產(chǎn)生化，導(dǎo)致鋼沿晶界開裂，使鋼產(chǎn)生“熱脆”性。性。加入加入Mn Mn與與S形成高熔點(diǎn)的形成高熔點(diǎn)的MnS (1620) ，可消除，可消除硫的有害作用硫的有害作用（除硫）

30、（除硫）脫氧用硅鐵脫氧用硅鐵5 5氣體元素氣體元素OO、N N、HHOO 鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源，鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源，機(jī)械性機(jī)械性 能能 ，強(qiáng)度、塑性降低，強(qiáng)度、塑性降低，有害元素有害元素N N 鋼中過飽和鋼中過飽和N N在常溫放置過程中會(huì)發(fā)生在常溫放置過程中會(huì)發(fā)生時(shí)效脆時(shí)效脆 化化。 加加TiTi、V V、AlAl等元素可消除時(shí)效傾向等元素可消除時(shí)效傾向; ; N N是鋼產(chǎn)生是鋼產(chǎn)生蘭脆蘭脆的主要原因，的主要原因，有害元素有害元素鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)HH 原子態(tài)的過飽和氫時(shí)將原子態(tài)的過飽和氫時(shí)將 降降低韌性低韌性, , 引起引起氫脆氫脆；當(dāng)氫在缺陷處；當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，

31、會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。點(diǎn)或發(fā)裂。有害元素有害元素轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼按按 爐爐 別別 分分生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。沸騰鋼沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)：脫氧不充分，澆注時(shí)C C與與OO反映發(fā)反映發(fā)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。：脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。：介于前兩者之間。按脫氧程度分按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼二、碳鋼的分類二、碳鋼的分類電弧爐煉鋼鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼

32、合合 金金 鋼鋼P(yáng) PS SP PS S普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0500.0500.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0200.0200.0250.0250.0250.025特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0250.0150.0150.0250.0250.0150.0152 2、按質(zhì)量分、按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以鋼的質(zhì)量是以磷、硫磷、硫的含量來劃分的。的含量來劃分的。分為分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、

33、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼 齒輪、軸、螺母、彈簧齒輪、軸、螺母、彈簧碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼鑄鑄 鋼鋼4 4、按化學(xué)成分分、按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C0.25%C碳素鋼碳素鋼齒輪齒輪刀具刀具三、碳鋼的編號方法三、碳鋼的編號方法齒輪齒輪刀具刀具我國鋼材的編號是采用漢語拼音

34、字我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相母、化學(xué)元素符號和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。結(jié)合的方法。采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一稱、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個(gè)字母。拼音中選取第一個(gè)字母。名稱名稱符號符號位置位置名稱名稱符號符號位置位置碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q Q頭頭橋梁用鋼橋梁用鋼q q尾尾低合金高強(qiáng)度鋼低合金高強(qiáng)度鋼Q Q頭頭鍋爐用鋼鍋爐用鋼g g尾尾易切削鋼易切削鋼Y Y頭頭焊接氣瓶用鋼焊接氣瓶用鋼HPHP尾尾碳素工具鋼碳素工具鋼T T頭頭

35、車輛車軸用鋼車輛車軸用鋼LZLZ頭頭( (滾珠滾珠) )軸承鋼軸承鋼G G頭頭機(jī)車車軸用鋼機(jī)車車軸用鋼JZJZ頭頭焊接用鋼焊接用鋼H H頭頭沸騰鋼沸騰鋼F F尾尾鉚螺鋼鉚螺鋼MLML頭頭半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b b尾尾船用鋼船用鋼國際符號國際符號鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z Z尾尾汽車大梁用鋼汽車大梁用鋼L L尾尾特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼TZTZ尾尾壓力容器用鋼壓力容器用鋼R R尾尾質(zhì)量等級質(zhì)量等級A.B.C.D.EA.B.C.D.E尾尾1 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示方法牌號表示方法Q+Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+ +質(zhì)量等級符號質(zhì)量等級符號+ +脫氧脫氧方法符號方法符號 共共5 5類牌號：類牌號：Q1

36、95Q195、Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255、Q275Q275，其中，其中Q195 Q195 、Q275Q275不分質(zhì)量等級，既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)不分質(zhì)量等級，既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分。成分。 Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255的的A A級只保證力學(xué)性能，化級只保證力學(xué)性能，化學(xué)成分除學(xué)成分除S S、P P、SiSi外，其它不保證。其它質(zhì)量等級同時(shí)外，其它不保證。其它質(zhì)量等級同時(shí)保保證力學(xué)性能和證力學(xué)性能和化學(xué)成分。化學(xué)成分。QQ表示表示“屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是；屈服強(qiáng)度值單位是MPaMPa；質(zhì)量等級質(zhì)量等級符號為符號為A A、B

37、B、C C、DD、E E。由由A A到到E E，其，其P P、S S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號脫氧方法符號：沸騰鋼沸騰鋼F F；鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼Z Z；半鎮(zhèn)靜；半鎮(zhèn)靜鋼鋼b b；特殊鎮(zhèn)靜鋼；特殊鎮(zhèn)靜鋼TZTZ。例例Q235-AFQ235-AF表示屈服強(qiáng)度為表示屈服強(qiáng)度為235MPa235MPa的的A A級沸騰鋼。級沸騰鋼。1 1）成分：）成分：0.4%C0.4%C，P P、S S 量較多。量較多。2 2）性能：）性能：可焊性、塑性好。可焊性、塑性好。3 3）熱處理：）熱處理：熱軋空冷態(tài)下使用。熱軋空冷態(tài)下使用。4 4）使用狀態(tài)下組織）使用狀態(tài)下組織：F+PF+P熱軋鋼板熱軋鋼板5 5）用途：）用途：常以熱軋型材使用，常以熱軋型材使用，約占鋼材總量的約占鋼材總量的70%70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。接、栓接等。lQ195、Q215主要用于薄板、焊接鋼管、主要用于薄板、焊接鋼管、鐵絲等。鐵絲等。lQ235主要用于中板、鋼管、鋼筋、小軸、主要用于中板、鋼管、鋼筋、小軸、螺栓。螺栓。lQ255、Q275主要用于連桿、鍵、軸等。主要用于連桿、鍵、軸等。牌號為兩位數(shù)字（或加字母牌號為兩位數(shù)字（或加字母MnMn）這兩位數(shù)字表示鋼這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾平均含碳