第三章 鐵碳合金相圖

第三章鐵碳合金相圖第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)鐵碳合金的基本知識(shí)一、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變同素異晶轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象。純鐵在冷卻時(shí)的相變過程：第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四二、鐵碳合金的基本相鐵素體、奧氏體和滲碳體。（一）鐵素體鐵素體：碳溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體。用F表示。鐵素體的力學(xué)性能鐵素體顯微組織（二）奧氏體奧氏體：碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體。用A表示。奧氏體的性能。奧氏體的顯微組織。（三）滲碳體滲碳體：鐵與碳相互作用所形成的具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的金屬化合物。用Fe3C表示。滲碳體的性能滲碳體的形態(tài)：以片狀、粒狀或網(wǎng)狀等形式與固溶體相共存。是鋼中主要的強(qiáng)化相第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖：表示在平衡條件下，不同成分的鐵碳合金、在不同溫度下與組織或狀態(tài)之間關(guān)系的圖形。第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四一、Fe-Fe3C相圖分析（一）Fe-Fe3C相圖中的特性點(diǎn)（二）Fe-Fe3C相圖中的特性線共晶轉(zhuǎn)變：共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物（AE＋Fe3C）稱為萊氏體，用Ld表示。

共析轉(zhuǎn)變：在一定溫度下，由一定成分的固相同時(shí)析出兩種不同成分固相的轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物（FP＋Fe3C）稱為珠光體。變態(tài)萊氏體、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四二、鐵碳合金的分類分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵。（一）工業(yè)純鐵wC＜0.0218%的鐵碳合金，其室溫組織：鐵素體。（二）鋼0.0218~2.11%C的鐵碳合金。1.共析鋼成分為0.77%C的鐵碳合金，室溫組織：珠光體；2.亞共析鋼成分為0.0218~0.77%C的鐵碳合金，室溫組織：鐵素體+珠光體；3.過共析鋼成分為0.77~2.11%C的鐵碳合金，室溫組織：珠光體+二次滲碳體。第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四（三）白口鑄鐵2.11~6.69%C的鐵碳合金1.共晶白口鑄鐵4.3%C的鐵碳合金，室溫組織：變態(tài)萊氏體；2.亞共晶白口鑄鐵成分為2.11~4.3%C的鐵碳合金，室溫組織：變態(tài)萊氏體+珠光體+二次滲碳體；3.過共晶白口鑄鐵成分為4.3~6.69%C的鐵碳合金，室溫組織：變態(tài)萊氏體+一次滲碳體第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)典型鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四一、共析鋼的結(jié)晶過程及組織

共析轉(zhuǎn)變完成時(shí)，珠光體中鐵素體與滲碳體的相對(duì)量合金Ⅰ：共析鋼第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四二、亞共析鋼的結(jié)晶過程及組織合金Ⅱ：亞共析鋼。室溫組織：鐵素體和珠光體第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四三、過共析鋼的結(jié)晶過程及組織合金Ⅲ：過共析鋼

室溫組織：珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四四、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織合金Ⅳ：共晶白口鑄鐵室溫組織：珠光體+二次滲碳體+共晶滲碳體，即變態(tài)萊氏體（L’d）第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四五、亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織合金Ⅴ：亞共晶白口鑄鐵

室溫組織：珠光體、二次滲碳體和變態(tài)萊氏體第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四六、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織合金Ⅵ：過共晶白口鑄鐵

室溫組織：一次滲碳體+變態(tài)萊氏體第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)鐵碳合金成分與組織、性能間的關(guān)系一、鐵碳合金成分與組織間的關(guān)系

第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四二、鐵碳合金成分與性能間的關(guān)系（一）含碳量與力學(xué)性能之間的關(guān)系wC＜0.9%時(shí)，含碳量，強(qiáng)度和硬度，塑性、韌性；而當(dāng)wC＞0.9%后，由于二次滲碳體析出并形成完整的網(wǎng)狀，含碳量，塑性、韌性，強(qiáng)度。鋼中的碳含量一般都不超過1.3~1.4%。

第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四（二）含碳量與工藝性能間的關(guān)系1.鑄造性能2.鍛壓性能3.焊接性能4.切削加工性能5.熱處理性能第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四第五節(jié)碳素鋼碳素鋼（碳鋼）是指wC≤2.11%，并含有少量錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。

一、雜質(zhì)元素對(duì)碳鋼性能的影響（一）錳的影響鋼中的一種有益元素。（二）硅的影響鋼中的有益元素。（三）硫的影響產(chǎn)生熱脆性?？筛纳其摰那邢骷庸ば阅堋＃ㄋ模┝椎挠绊懏a(chǎn)生冷脆現(xiàn)象。改善鋼的切削加工性利。（五）非金屬夾雜物的影響第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四二、碳鋼的分類（一）按鋼中的含碳量分低碳鋼（wC＜0.25%）；中碳鋼（0.25%≤wC≤0.60%）和高碳鋼（wC＞0.60%）。（二）按鋼的質(zhì)量分硫、磷多少，普通質(zhì)量鋼（wS≤0.050%，wP≤0.045%）；優(yōu)質(zhì)鋼（wS≤0.035%，wP≤0.035%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（wS≤0.020%，wP≤0.030%）和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（wS≤0.015%，wP≤0.025%）。（三）按鋼的用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼。第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四三、碳素鋼的牌號(hào)、性能及用途（一）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用Q×××表示。一般以熱軋狀態(tài)供應(yīng)。Q195鋼、Q215鋼含碳量較低，強(qiáng)度不高，塑性、韌性和焊接性較好，常用來制造鉚釘、地腳螺栓、墊及各種薄板等。也可代替08F或10鋼制造沖壓和焊接結(jié)構(gòu)件。Q235鋼強(qiáng)度較高，常用來制作鋼筋、型鋼、鋼板、農(nóng)業(yè)機(jī)械及各種不重要的機(jī)器零件。Q255、Q275鋼強(qiáng)度較高，可代替30、40鋼制造較重要的某些零件。第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四（二）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)是用兩位數(shù)字表示的，表示鋼中平均含碳量的萬倍。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼分為普通含錳量（wMｎ=0.25~0.8%）及較高含錳量（wMｎ=0.7%~1.2%）兩組。10~25鋼具有良好的冷塑性變形能力和焊接性，常用來制造受力不大、韌性要求較高的沖壓件和焊接件；經(jīng)滲碳、淬回火后，表面硬度，心部韌性較好，可用于制作凸輪、齒輪、銷、摩擦片等。30~55鋼及40Mn、50Mn鋼等經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用來制造齒輪、連桿、軸類等零件。60~85鋼及60Mn、65Mn、75Mn鋼熱處理后，可得到較高的彈性極限、足夠的韌性和一定的強(qiáng)度，制作彈性元件和易磨損零件，如彈簧、彈簧墊圈等。第二十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期四（三）碳素工具鋼用“T”+數(shù)字表示，數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千倍；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，牌號(hào)末尾加“A”；含錳量較高者，在牌號(hào)后標(biāo)出“Mn”。