第四章鐵碳合金

第四章鐵碳合金第1頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§4-1鐵碳合金的組元及基本相

一.純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

同一種元素金屬發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵具有三種同素異晶狀態(tài)，即δ-Fe、γ-Fe和α-Fe正是由于鐵具有這種同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的性質(zhì)才使我們對(duì)鐵合金進(jìn)行各中熱處理以獲得各種性能成為可能。第2頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三碳鋼及鑄鐵是使用最為廣泛的金屬材料。它們的基本組成是Fe+C。然而，C含量大于5%以上的Fe-C合金，其性能很脆，基本失去了其使用性能。所以，我們通常研究的鐵碳合金都是含碳量小于6.69%的合金，所研究的鐵碳相圖指的是Fe-Fe3C。在這一節(jié)中我們就來(lái)研究Fe-Fe3C相圖。Fe-Fe3C相圖是我們研究和使用鋼鐵材料，制定其熱加工和熱處理工藝以及分析工藝廢品的原因的依據(jù)，因此，要學(xué)好這門(mén)課就必須掌握Fe-Fe3C相圖。第3頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二.Fe-Fe3C相圖中的基本組織

1.鐵素體：碳原子溶于α-Fe中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格，通常用“F”（或α）表示。鐵素體的最大溶碳量?jī)H為0.0218%(在溫度為727℃時(shí))，在室溫下的溶碳能力更低，一般在0.008%以下。鐵素體的性能與純鐵基本相同，塑韌性較好，硬度較低。居里點(diǎn)也是770℃。2.奧氏體：碳原子溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體，為面心立方晶格，常用符號(hào)A或γ表示。奧氏體的最大溶碳量為2.11%(在溫度為1148℃時(shí))，奧氏體的塑性很好，且具有順磁性。第4頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.滲碳體：鐵與碳形成的間隙化合物，其含碳量為6.69%，稱為滲碳體，可用符號(hào)Cem或Fe3C表示，是鐵碳合金中重要的基本相，屬于正交晶系。滲碳體具有很高的硬度，約為800HB，但塑性很差，伸長(zhǎng)率接近于零。滲碳體于低溫下具有一定的鐵磁性，但是在230℃以上，鐵磁性就消失了，所以230℃是滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱為A0轉(zhuǎn)變。根據(jù)理論計(jì)算，滲碳體的熔點(diǎn)為l227℃。4.珠光體：F與Fe3C組成的機(jī)械混合物。通常用“P”表示。含碳為0.77%的層片狀產(chǎn)物。5.萊氏體：高溫萊氏體(727℃以上)：A＋Fe3C的機(jī)械混合物室溫萊氏體(727℃以下)

：P＋Fe3C的機(jī)械混合物用Ld表示，含碳量為4.3%用Ld’表示，含碳量為4.3%第5頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§4-2Fe-Fe3C相圖第6頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三主要點(diǎn)的含義A點(diǎn)：1538℃0%C純鐵的熔點(diǎn)N點(diǎn)：1394℃0%Cδ-Fe→γ-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)G點(diǎn)：912℃0%Cγ-Fe→α-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)J點(diǎn)：1495℃0.17%C包晶點(diǎn)LB+δH=AJC點(diǎn)：1148℃4.3%C共晶點(diǎn)Lc=AE+Fe3CS點(diǎn)：727℃0.77%C共析點(diǎn)AS=FP+Fe3CH點(diǎn)：1495℃0.09%C碳在δ-Fe中最大溶解度E點(diǎn)：1148℃2.11%C碳在γ-Fe中最大溶解度P點(diǎn)：727℃0.0218%C碳在α-Fe中最大溶解度第7頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三主要線的含義液相線：ABCD；AB:L→δ，BC:L→γ，CD：L→Fe3C固相線：AHJECF；AH：δ相結(jié)晶完了；HJ：包晶線部分；JE：γ相結(jié)晶完了；ECF：共晶反應(yīng)線包晶轉(zhuǎn)變線：HJB；在1495℃的恒溫下，含碳量為0.53%的液相與含碳量為0.09%的δ鐵素體發(fā)生包晶反應(yīng)，形成含碳量為0.17%的奧氏體共晶轉(zhuǎn)變線：ECF；在1148℃的恒溫下，由含碳量為4.3%的液相轉(zhuǎn)變?yōu)楹剂繛?.11%的奧氏體和含碳量為6.69%的滲碳體組成的混合物（萊氏體中奧氏體與滲碳體的相對(duì)含量？）共析轉(zhuǎn)變線：PSK；在727℃恒溫下，由含碳量為0.77%的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)楹剂繛?.0218%的鐵素體和滲碳體組成的混合物（鐵素體和滲碳體的含量？）固態(tài)轉(zhuǎn)變線：GS線、ES線、PQ線磁性轉(zhuǎn)變線：MO——鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變線過(guò)230℃的虛線——滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變線

第8頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三主要相區(qū)的含義五個(gè)單相區(qū)：ABCD以上——液相區(qū)(L)AHNA——δ固溶體區(qū)(δ)NJESGN——奧氏體區(qū)(γ)GPQG——鐵素體區(qū)(α)DFKL——滲碳體區(qū)(Fe3C或Cem)七個(gè)兩相區(qū)：ABJHA——液相＋δ固溶體區(qū)(L＋δ)JBCEJ——液相＋奧氏體區(qū)(L＋γ)DCFD——液相＋滲碳體區(qū)(L＋Fe3C)HJNH——δ固溶體＋奧氏體區(qū)(δ＋γ)GSPG——鐵素體＋奧氏體區(qū)(α＋γ)ECFKSE——奧氏體＋滲碳體(γ＋Fe3C)第9頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§4-3鐵碳合金平衡結(jié)晶過(guò)程及組織

鐵碳合金工業(yè)純鐵(C<0.0218%)

碳鋼(C：0.0218%-2.11%)鑄鐵(C>2.11%)共析鋼(C=0.77%)亞共析鋼(C：0.0218%-0.77%)過(guò)共析鋼(C:0.77%-2.11%)共晶白口鑄鐵(C=4.30%)亞共晶白口鑄鐵(C：2.11%-4.30%)過(guò)共晶白口鑄鐵(C：4.30%-6.69%)第10頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第11頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一.工業(yè)純鐵

（相圖）第12頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在室溫下，析出三次滲碳體量最多的是含碳量為0.0218%的鐵碳合金，其含量可用杠桿定律求出wα＝0.0218/6.69×100%＝0.33%而含量為0.01%的工業(yè)純鐵室溫下三次滲碳體量為wFeC3III＝0.01/6.69×100%＝0.1494%第13頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三相轉(zhuǎn)變過(guò)程組織轉(zhuǎn)變過(guò)程LL+AP

二.共析鋼（相圖）

第14頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第15頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三.亞共析鋼（相圖）

組織轉(zhuǎn)變L－……－AF+AF+P

第16頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第17頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(a)含碳量0.20%

(b)含碳量0.40%

(c)含碳量0.60%

組織組成物的相對(duì)含量：先共析鐵素體：wα＝(0.77?0.40)/(0.77?0.0218)×100%＝49.5%珠光體：wp＝1?49.5%＝50.5%相組成物的相對(duì)含量：wα＝(6.69?0.40)/(6.69?0.0218)×100%＝94.3%wFe3C＝1?94.3%＝5.7%第18頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四.過(guò)共析鋼（相圖）組織轉(zhuǎn)變：LL＋AAA＋Fe3CIIP＋Fe3CII第19頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第20頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五.共晶白口鑄鐵（相圖）

組織轉(zhuǎn)變L(L＋Ld)LdL’d第21頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三共晶白口鑄鐵的室溫組織第22頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三六.亞共晶白口鑄鐵（相圖）

組織轉(zhuǎn)變

LL＋AA＋LdA＋Fe3CII＋LdP＋Fe3CII＋L’d

第23頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第24頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三該白口鑄鐵的組織組成物中，初晶奧氏體的含量為wγ＝(4.3?3.0)/(4.3?2.11)×100%＝59.4%萊氏體含量為wLd＝(3.0?2.11)/(4.3?2.11)×100%＝40.6%從初晶奧氏體中析出的二次滲碳體含量為wFeC3II＝(2.11?0.77)/(6.69-0.77)×59.4%＝13.4%第25頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三七.過(guò)共晶白口鑄鐵（相圖）

組織轉(zhuǎn)變LL+Fe3CIFe3CI+LdFe3CI+L’d

第26頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第27頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三該白口鑄鐵的組織組成物中，先共晶滲碳體的含量為wFeC＝(5.0?4.3)/(6.69?4.3)×100%＝29.3%萊氏體的含量為wLd＝(6.69?5.0)/(6.69?4.3)×100%＝70.7%該白口鑄鐵的相組成物的相對(duì)含量。其中鐵素體的相對(duì)含量為wα＝(6.69?5.0)/(6.69?0.0218)=×100%＝25.3%滲碳體的相對(duì)含量為wFe3C＝(5.0?0.0218)/(6.69?0.0218)×100%＝74.7%第28頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§4-4含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織和性能的影響

(一)對(duì)平衡組織的影響

Fe3C的形式：一次滲碳體Fe3CI；

二次滲碳體Fe3CII；三次滲碳體Fe3CIII；共析滲碳體；(珠光體)共晶滲碳體(萊氏體中)第29頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三隨著含碳量的增加，鐵碳合金的組織變化順序?yàn)?/p>

α→α+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ld'→Ld'→Ld'+Fe3CⅠ第30頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三+三次滲碳體＋Fe3CⅢ第31頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(二)對(duì)機(jī)械性能的影響珠光體鐵素體

滲碳體塑性和韌性好強(qiáng)度和硬度很低硬脆相以細(xì)片狀分散地分布在鐵素體的基體上強(qiáng)化作用

較高強(qiáng)度和硬度塑性較差力學(xué)抗拉強(qiáng)度σb：1000MPa屈服強(qiáng)度σS

：600MPa伸長(zhǎng)率δ：10%斷面收縮率ψ：12%-15%硬度(HB)：241HB

性能第32頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在白口鑄鐵中，由于含有大量滲碳體，故脆性很大，強(qiáng)度很低。滲碳體的硬度很高，但是極脆，不能使合金的塑性提高，合金的塑性變形主要由鐵素體來(lái)提供。

在亞共析鋼中，隨著含碳量的增加，珠光體逐漸增多，強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降。當(dāng)含碳量達(dá)到0.77%時(shí)，其性能就是珠光體的性能。在過(guò)共析鋼中，含碳量在接近l%時(shí)其強(qiáng)度達(dá)到最高值，含碳量繼續(xù)增加，強(qiáng)度下降。第33頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(三)對(duì)工藝性能的影響1.切削加工性能鋼的含碳量對(duì)切削加工性能有一定的影響。低碳鋼中的鐵素體較多，塑性韌性好，切削加工時(shí)產(chǎn)生的切削熱較大，容易粘刀，而且切屑不易折斷，影響表面粗糙度，因此切削加工性能不好。高碳鋼中滲碳體多，硬度較高，嚴(yán)重磨損刀具，切削性能也差。中碳鋼中的鐵素體與滲碳體的比例適當(dāng)，硬度和塑性也比較適中，其切削加工性能較好。一般情況下，鋼的硬度大致為250HB時(shí)切削加工性能較好。鋼的導(dǎo)熱性對(duì)切削加工性能具有很大的影響。具有奧氏體組織的鋼導(dǎo)熱性低，切削熱很少為工件所吸收，而基本上集中在切削刃附近，因而使刃具的切削刃變熱，降低了刀具使用壽命。第34頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼的晶粒尺寸的大小并不顯著影響硬度。但粗晶粒鋼的韌性較差，切屑易斷，因而切削性能較好。珠光體中的滲碳體組織同樣影響切削加工性，亞共析鋼的組織是鐵素體+片狀珠光體，具有較好的切削加工性能，若過(guò)共析鋼的組織為片狀珠光體+二次滲碳體，則其加工性能很差，若其組織是由粒狀珠光體組成的，則可改善切削加工性能。2.可鍛性鋼的鍛造性能首先與含碳量有關(guān)，隨著含碳量的增加逐漸變差。奧氏體具有良好的塑性，易于塑性變形。鋼加熱到高溫可獲得單相奧氏體組織，具有良好的鍛造性能。因此鋼材的始鍛溫度一般在固相線以下100℃～200℃范圍內(nèi)。終鍛溫度不能過(guò)低，以免因溫度過(guò)低而使塑性變差，產(chǎn)生裂紋。一般對(duì)亞共析鋼終鍛溫度控制在GS線以上較近處，對(duì)過(guò)共析鋼控制在PSK線以上,有利于打碎網(wǎng)狀二次滲碳體。白口鑄鐵無(wú)論在低溫或高溫，其組織都是以硬而脆的滲碳體為基體，其鍛造性能很差。不能通過(guò)鍛造進(jìn)行變形。第35頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.鑄造性金屬的鑄造性包括金屬的流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向等。1)流動(dòng)性

流動(dòng)性是指液態(tài)金屬充滿鑄型的能力。流動(dòng)性主要受化學(xué)成分和澆注溫度的影響。在化學(xué)成分中，碳對(duì)流動(dòng)性影響最大，隨著含碳量的增加，鋼的結(jié)晶溫度范圍增大，流動(dòng)性應(yīng)該變差。但是，隨著含碳量的增加，液相線溫度降低，因而，當(dāng)澆注溫度相同時(shí)，含碳量高的鋼，其液相線溫度與鋼液溫度之差較大，即過(guò)熱度較大，對(duì)鋼液的流動(dòng)性有利。所以鋼液的流動(dòng)性隨含碳量的提高而提高。澆注溫度越高，流動(dòng)性越好。當(dāng)澆注溫度一定時(shí)，過(guò)熱度越大，流動(dòng)性越好。鑄鐵因其液相線溫度比鋼低，其流動(dòng)性總是比鋼好。亞共晶鑄鐵隨含碳量的提高，結(jié)晶溫度范圍縮小，流動(dòng)性也隨之提高。共晶鑄鐵結(jié)晶溫度最低，同時(shí)又是在恒溫下凝固，流動(dòng)性最好；過(guò)共晶鑄鐵隨著含碳量的提高，流動(dòng)性變差。

第36頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2)收縮性

鑄鐵從澆注溫度至室溫的冷卻過(guò)程中，其體積和線尺寸減小的現(xiàn)象稱為收縮性。金屬?gòu)臐沧囟壤鋮s到室溫要經(jīng)歷3個(gè)互相聯(lián)系的收縮階段。①液態(tài)收縮：從澆注溫度到開(kāi)始凝固(液相線溫度)這一溫度范圍內(nèi)的收縮為液態(tài)收縮。②凝固收縮：從凝固開(kāi)始到凝固終止(固相線溫度)這一溫度范圍內(nèi)的收縮稱凝固收縮。③固態(tài)收縮：從凝固終了到冷卻到室溫這一溫度范圍內(nèi)的收縮稱為固態(tài)收縮。

液態(tài)收縮和凝固收縮表現(xiàn)為合金體積的縮小，其收縮量用體積分?jǐn)?shù)表示，稱為體收縮。它們是鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松缺陷的基本原因。合金的固態(tài)收縮雖然也是體積變化，但它只引起鑄件外部尺寸的變化，其收縮量通常用長(zhǎng)度百分?jǐn)?shù)表示，稱為線收縮。它是鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷的基本原因。第37頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三影響碳鋼收縮性的主要因素是化學(xué)成分和澆注溫度等。對(duì)于化學(xué)成分一定的鋼，澆注溫度越高，則液態(tài)收縮越大；當(dāng)澆注溫度一定時(shí)，隨著含碳量的增加，鋼液溫度與液相線溫度之差增加，體積收縮增大。同樣，含碳量增加，其凝固溫度范圍變寬，凝固收縮增大。wC（%）0.100.350.751.0鋼的體積收縮率%(自1600℃冷至20℃)10.711.812.914.03)枝晶偏析:固相線和液相線的垂直距離越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。鑄鐵的成分越靠近共晶點(diǎn)，偏析越??；相反，越遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)，則枝晶偏析越嚴(yán)重。隨著含碳量的增加，鋼的體收縮不斷增大。與此相反，鋼的固態(tài)收縮則是隨著含碳量的增加，其固態(tài)收縮不斷減小，尤其是共析轉(zhuǎn)變前的線收縮減少得更為顯著。

第38頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(四)Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用1.在選材方面的應(yīng)用

1）需要良好塑性、韌性的壓力容器等時(shí)，應(yīng)選用含碳量為0.10～0.25%；2）需要綜合機(jī)械性能好的結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，應(yīng)選用含碳量為0.25～0.50%；3）需要彈性好的彈簧鋼時(shí)，應(yīng)選用含碳量為0.50～0.70%；4）需要高強(qiáng)度和足夠硬度的工磨具鋼時(shí)，應(yīng)選用含碳量為0.70～0.90%；5）需要高硬度高和耐磨性好的刃具鋼時(shí)，應(yīng)選用含碳量為1.00～1.3%。白口鑄鐵具有很高的硬度和脆性，抗磨損能力也很好，可用來(lái)制造需要耐磨而不受沖擊載荷的工件。如撥絲模、球磨機(jī)的鐵球等。另外，白口鑄鐵也是可鍛鑄鐵的原料。第39頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.在熱加工方面的應(yīng)用

Fe-Fe3C相圖給出了不同成分的鐵碳合金在緩慢加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律，這就為制定熱加工及熱處理工藝提供了依據(jù)。1）相圖給出了不同成分的鋼和鑄鐵的熔點(diǎn)，這就為擬定鑄造工藝提供了基本數(shù)據(jù)，可以確定合適的澆注溫度。2）由相圖可知，純鐵、共晶和接近于共晶成分的鐵碳合金，具有較好的鑄造性能，因此這些合金在鑄造生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。3）鋼處于奧氏體狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)度低、塑性好，便于塑性變形。因此鋼材在進(jìn)行鍛造、熱軋時(shí)都要把坯料加熱到奧氏體狀態(tài)。一般始鍛溫度控制在固相線以下100℃～200℃范圍內(nèi)，而終鍛溫度則選擇在略高于臨界點(diǎn)處。4）熱處理一般要加熱到奧氏體狀態(tài)，對(duì)于亞共析鋼加熱到GS線以上，共析、過(guò)共析鋼加熱到PSK線以上。第40頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.應(yīng)用鐵碳合金相圖應(yīng)注意的問(wèn)題①鐵碳相圖不能表示快速加熱或冷卻時(shí)鐵碳合金組織的變化規(guī)律。②可參考鐵碳相圖來(lái)分析快速冷卻和加熱的問(wèn)題，但還應(yīng)借助于其他理論知識(shí)。③相圖可以表示鐵碳合金可能進(jìn)行的相變，但不能看出相變過(guò)程所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。相圖反映的是平衡相的概念，而不是組織的概念。④鐵碳合金相圖是用極純的Fe和C配制的合金測(cè)定的，而實(shí)際的鋼鐵材料中還含有或有意加入許多其他元素。其中某些元素對(duì)臨界點(diǎn)和相的成分都可能有很大的影響，此時(shí)必須借助于三元或多元相圖來(lái)分析和研究。第41頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三§4-5鋼中的雜質(zhì)元素及鋼錠組織

一.錳和硅的影響

①M(fèi)n、Si是煉鋼中必須加入的脫氧劑，用以去除鋼液中的氧。它還可：Mn（Si）＋FeO→MnO（SiO2）+Fe，Mn＋S→MnS，排入爐渣中,去處S。②當(dāng)錳、硅部分溶入鋼液中，冷卻至室溫后即溶入鐵素體中提高鐵素體的強(qiáng)度；溶入滲碳體中形成合金滲碳體(Fe，Mn)3C使強(qiáng)度提高。故Mn、Si對(duì)鋼的機(jī)械性能有良好的影響?？商岣咪摰膹?qiáng)度和硬度，當(dāng)含Mn量不高時(shí)(wMn<0.8%)，可略有提高或不降低鋼的塑韌性。Si含量小于0.5%時(shí)，它也是鋼中的有益元素，可顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度；但含量過(guò)高，將使鋼的塑韌性下降。第42頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二.有害雜質(zhì)S、P的影響磷：P可溶入鐵素體，提高強(qiáng)度和硬度，但顯著降低了塑性和韌性，特別是低溫下會(huì)使性能惡化－－冷脆性。硫：S在鋼中生成的FeS和Fe的共晶熔點(diǎn)僅988℃，在此溫度以上工作和鍛造時(shí)因晶界熔化而開(kāi)列－－熱脆性。適量的S可改善鋼的切削性能。

碳鋼根據(jù)S、P含量可分為三類(lèi)：普通碳素鋼(wS＜0.055%、wP＜0.045%)優(yōu)質(zhì)碳素鋼(wS＜0.040%、wP＜0.040%)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼(wS＜0.030%、wP＜0.035%)第43頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三.脫氧的影響

鋼的生產(chǎn)是向鐵中加入O2，使C及雜質(zhì)氧化。按脫氧完全與否可將鋼分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。①沸騰鋼(F)即脫氧不完全的鋼，如果脫氧不完全就會(huì)產(chǎn)生FeO,而FeO與C反應(yīng)析出大量的一氧化碳?xì)怏w，引起鋼液的沸騰，產(chǎn)生蜂窩狀的縮孔，且心部C、S、P偏析嚴(yán)重，但表面較純凈。所以性能較差，但成材率較高，較便宜。②鎮(zhèn)靜鋼(z)Mn+FeO→MnO+FeSi+FeO→SiO2+FeAl+FeO→Al2O3+Fe生成的MnO、SiO2、Al2O3排在爐渣中，沒(méi)有氣體，偏析較少，集中縮孔，性能較好，但利用率低，成本高。③半鎮(zhèn)靜鋼(b)介于上述兩種鋼之間。第44頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、鋼的冶煉過(guò)程對(duì)性能的影響第四節(jié)碳鋼1.鋼錠中的組織缺陷縮孔：大多材料凝固后體積收縮留下的空腔。力圖讓縮孔集中在冒口，可切去。

疏松：微小分散的收縮孔，樹(shù)枝間或晶粒間凝固的封閉而得不到液體補(bǔ)充而留下得缺陷。軋制可減小或消除其部分不利的影響。氣孔：凝固中未排出在凝固體而形成的缺陷。氣體的來(lái)源析出和反應(yīng)型。夾雜物：與基體要求成分和組織都不相同多余顆粒，外來(lái)夾雜物有澆鑄中沖入的其它固體物，如耐火材料、破碎鑄模物等。成分偏析：成分不均勻叫做偏析。有宏觀偏析和微觀偏析第45頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、鋼的冶煉過(guò)程對(duì)性能的影響第四節(jié)碳鋼2.常存元素對(duì)性能的影響磷：P可溶入鐵素體，提高強(qiáng)度和硬度，但顯著降低了塑性和韌性，特別是低溫下會(huì)使性能惡化－－冷脆性。硫：S在鋼中生成的FeS和Fe的共晶熔點(diǎn)僅988℃，在此溫度以上工作和鍛造時(shí)因晶界熔化而開(kāi)列－－熱脆性。適量的S可改善鋼的切削性能。硅：Si溶入鐵素體，可提高強(qiáng)度和硬度。錳：Mn與S、C的結(jié)合力比Fe強(qiáng)，可生成MnS，塑性和熔點(diǎn)比FeS高，消除S的不利影響，但MnS會(huì)降低疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性，所以依然要控制含硫量。Si、Mn含量以自然出現(xiàn)為原則，人為專(zhuān)門(mén)加入組成合金鋼。

第46頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期三附件：碳鋼的分類(lèi)按含碳量分：低碳鋼WC

0.25％ 中碳鋼0.25％<WC

0.6％ 高碳鋼WC>0.6％按質(zhì)量用途分：普碳鋼普通碳素結(jié)