鐵碳合金相圖分析[1](蔡緒平)

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1、第四章鐵碳合金第一節(jié)鐵碳合金的相結構與性能一、純鐵的同素異晶轉變δ-Fe→γ-Fe→α-Fe體心面心體心同素異晶轉變——固態(tài)下，一種元素的晶體結構隨溫度發(fā)生變化的現象。特點：?是形核與長大的過程（重結晶）?將導致體積變化（產生內應力）?通過熱處理改變其組織、結構→性能二、鐵碳合金的基本相基本相定義力學性能溶碳量鐵素體F碳在α-Fe中的間隙固溶體強度,硬度低，塑性,韌性好最大0.0218%奧氏體A碳在γ-Fe中的間隙固溶體硬度低，塑性好最大2.11%滲碳體Fe3CFe與C的金屬化合物硬而脆800HBW,δ↑=αk=09.69%第二節(jié)鐵碳合金相圖一、相圖分析兩組元：Fe、Fe3C上半部

2、分圖形（二元共晶相圖）共晶轉變：1148℃727℃L4.3→A2.11+Fe3C→P+Fe3C萊氏體LdLd′2、下半部分圖形（共析相圖）兩個基本相：F、Fe3C共析轉變：727℃A0.77→F0.0218+Fe3C珠光體P二、典型合金結晶過程分類：三條重要的特性曲線???①GS線---又稱為A3線它是在冷卻過程中由奧氏體析出鐵素體的開始線或者說在加熱過程中鐵素體溶入奧氏體的終了線.???②ES線---是碳在奧氏體中的溶解度曲線當溫度低于此曲線時就要從奧氏體中析出次生滲碳體通常稱之為二次滲碳體因此該曲線又是二次滲碳體的開始析出線.也叫Acm線.???③PQ線---是碳在鐵素體中的溶

3、解度曲線.鐵素體中的最大溶碳量于727oC時達到最大值0.0218%.隨著溫度的降低鐵素體中的溶碳量逐漸減少在300oC以下溶碳量小于0.001%.因此當鐵素體從727oC冷卻下來時要從鐵素體中析出滲碳體稱之為三次滲碳體記為Fe3CⅢ.工業(yè)純鐵（<0.0218%C）鋼（0.0218-2.11%C）——亞共析鋼、共析鋼（0.77%C）、過共析鋼白口鑄鐵（2.11-6.69%C）——亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵1、共析鋼結晶過程L→L+A→A→P(F+Fe3C)2、亞共析鋼結晶過程L→L+A→A→A+F→P+F3、過共析鋼結晶過程L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe

4、3CⅡ4、共晶白口鑄鐵結晶過程L→Ld(A+Fe3C)→Ld(A+Fe3C+Fe3CⅡ)→Ld′(P+Fe3C+Fe3CⅡ)5、亞共晶白口鑄鐵結晶過程L→Ld(A+Fe3C)+A→Ld+A+Fe3CⅡ→Ld′+P+Fe3CⅡ6、過共晶白口鑄鐵結晶過程L→Ld(A+Fe3C)+Fe3C→Ld+Fe3C→Ld′+Fe3C三、鐵碳合金的成分、組織、性能之間的關系1、含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響2、含碳量對鐵碳合金力學性能的影響四、鐵碳合金相圖的應用1、選材方面的應用2、在鑄造、鍛造和焊接方面的應用3、在熱處理方面的應用第一節(jié)碳鋼（非合金鋼）碳鋼是指ωc≤2.11%，并含有少量錳、硅、磷

5、、硫等雜質元素的鐵碳合金。鐵碳合金具有良好的力學性能和工藝性能，且價格低廉，故廣泛應用。一、雜質元素對碳鋼性能的影響1、錳Mn+FeO→MnO+Fe（脫氧）Mn+S→MnS爐渣（去硫）Mn溶入鐵素體→固溶強化Mn溶入Fe3C→形成合金滲碳體（Fe,Mn）3CMn<0.8%，對性能影響不大2、硅Si+FeO→SiO2+Fe（脫氧）Si溶入鐵素體→固溶強化Si<0.4%，對性能影響不大3、硫鋼中S+Fe→FeS。FeS與Fe形成低熔點的共晶體（985℃）分布在晶界上，當鋼在熱加工（1000~1200℃）時，共晶體熔化，導致開裂——熱脆消除熱脆：Mn+S→MnS（熔點高1620℃并有一定

6、塑性）硫是一種有害元素4、磷鋼中磷全部溶于鐵素體，產生強烈固溶強化，低溫時更加嚴重——冷脆磷是一種有害元素雜質元素來源作用Si煉鋼時殘留溶入F→固溶強化——有益Mn煉鋼時殘留溶入F→固溶強化——有益S礦石中熱脆性——有害P礦石中冷脆性——有害二、碳鋼的分類按含碳量分：低碳鋼(0.0218～0.25)、中碳鋼（0.25～0.6）、高碳鋼（0.6～2.06%）按質量分類：普通碳鋼、優(yōu)質碳鋼、特殊碳鋼（S、P含量）按用途分類：碳素結構鋼、碳素工具鋼三、碳鋼的牌號、性能和應用1、碳素結構鋼GB700-88Q195,Q215,Q235,Q255,Q275(五大類，20個鋼種)GB700-79

7、A1,A2,A3,A4,A5Q235-AF表示：σs≥235Mpa，質量等級為A，沸騰鋼。應用：Q195,Q215——塑性高，用于沖壓件、鉚釘、型鋼等；Q235——強度較高，用于軸、拉桿、連桿等；Q255,Q275——強度更高，用于軋輥、主軸、吊鉤等。2、優(yōu)質碳素結構鋼優(yōu)質碳素結構鋼：優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼（A）、特級優(yōu)質鋼（E）牌號：08F——沖壓件；45——齒輪、連桿、軸類；65Mn——彈簧、彈簧墊圈、軋輥等。3、碳素工具鋼牌號：T8、T8A——木工工具；T10、T1