第三章--铁碳合金相图

化学工业出版社第一节铁碳合金的基本知识一、纯铁的同素异晶转变同素异晶转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格变为另一种晶格的现象。纯铁在冷却时的相变过程：化学工业出版社二、铁碳合金的基本相铁素体、奥氏体和渗碳体。（一）铁素体铁素体：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体。用F表示。铁素体的力学性能铁素体显微组织（二）奥氏体奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。用A表示。奥氏体的性能。奥氏体的显微组织。（三）渗碳体渗碳体：铁与碳相互作用所形成的具有复杂晶格结构的金属化合物。用Fe3C表示。渗碳体的性能渗碳体的形态：以片状、粒状或网状等形式与固溶体相共存。是钢中主要的强化相化学工业出版社第二节铁碳合金相图铁碳合金相图：表示在平衡条件下，不同成分的铁碳合金、在不同温度下与组织或状态之间关系的图形。912℃G6.0Fe1.02.03.04.05.0PF+PL'd200400QF+APF600800S6.69Fe3CK温度/14001394℃A1200℃10001148℃EL+AC1600AHL+δBLDFwc(%)727℃δδ+ALdF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡ+L'dP+Fe3CⅡFe3CⅠ+L'dA+Fe3CⅡ+LdL+Fe3CⅠA+Fe3CⅡFe3CⅠ+LdJ化学工业出版社一、Fe-Fe3C相图分析（一）Fe-Fe3C相图中的特性点（二）Fe-Fe3C相图中的特性线共晶转变：CFeALLEd℃C31148共晶转变的产物（AE＋Fe3C）称为莱氏体，用Ld表示。共析转变：在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两种不同成分固相的转变。CFeFPAP℃S3727共析转变的产物（FP＋Fe3C）称为珠光体。变态莱氏体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体化学工业出版社二、铁碳合金的分类分为工业纯铁、钢和白口铸铁。（一）工业纯铁wC＜0.0218%的铁碳合金，其室温组织：铁素体。（二）钢0.0218~2.11%C的铁碳合金。1.共析钢成分为0.77%C的铁碳合金，室温组织：珠光体；2.亚共析钢成分为0.0218~0.77%C的铁碳合金，室温组织：铁素体+珠光体；3.过共析钢成分为0.77~2.11%C的铁碳合金，室温组织：珠光体+二次渗碳体。化学工业出版社（三）白口铸铁2.11~6.69%C的铁碳合金1.共晶白口铸铁4.3%C的铁碳合金，室温组织：变态莱氏体；2.亚共晶白口铸铁成分为2.11~4.3%C的铁碳合金，室温组织：变态莱氏体+珠光体+二次渗碳体；3.过共晶白口铸铁成分为4.3~6.69%C的铁碳合金，室温组织：变态莱氏体+一次渗碳体化学工业出版社一、共析钢的结晶过程及组织共析转变完成时，珠光体中铁素体与渗碳体的相对量%8.88%1000218.069.677.069.6PKSKFP%2.11%1000218.069.60218.077.0PKPSCFe3合金Ⅰ：共析钢化学工业出版社二、亚共析钢的结晶过程及组织合金Ⅱ：亚共析钢。室温组织：铁素体和珠光体化学工业出版社三、过共析钢的结晶过程及组织合金Ⅲ：过共析钢室温组织：珠光体和网状二次渗碳体化学工业出版社四、共晶白口铸铁的结晶过程及组织合金Ⅳ：共晶白口铸铁室温组织：珠光体+二次渗碳体+共晶渗碳体，即变态莱氏体（L’d）化学工业出版社五、亚共晶白口铸铁的结晶过程及组织合金Ⅴ：亚共晶白口铸铁室温组织：珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体化学工业出版社六、过共晶白口铸铁的结晶过程及组织合金Ⅵ：过共晶白口铸铁室温组织：一次渗碳体+变态莱氏体化学工业出版社第四节铁碳合金成分与组织、性能间的关系一、铁碳合金成分与组织间的关系化学工业出版社二、铁碳合金成分与性能间的关系（一）含碳量与力学性能之间的关系wC＜0.9%时，含碳量，强度和硬度，塑性、韧性；而当wC＞0.9%后，由于二次渗碳体析出并形成完整的网状，含碳量，塑性、韧性，强度。钢中的碳含量一般都不超过1.3~1.4%。化学工业出版社（二）含碳量与工艺性能间的关系1.铸造性能2.锻压性能3.焊接性能4.切削加工性能5.热处理性能化学工业出版社第五节碳素钢碳素钢（碳钢）是指wC≤2.11%，并含有少量锰、硅、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。一、杂质元素对碳钢性能的影响（一）锰的影响钢中的一种有益元素。（二）硅的影响钢中的有益元素。（三）硫的影响产生热脆性。可改善钢的切削加工性能。（四）磷的影响产生冷脆现象。改善钢的切削加工性利。（五）非金属夹杂物的影响化学工业出版社二、碳钢的分类（一）按钢中的含碳量分低碳钢（wC＜0.25%）；中碳钢（0.25%≤wC≤0.60%）和高碳钢（wC＞0.60%）。（二）按钢的质量分硫、磷多少，普通质量钢（wS≤0.050%，wP≤0.045%）；优质钢（wS≤0.035%，wP≤0.035%）；高级优质钢（wS≤0.020%，wP≤0.030%）和特级优质钢（wS≤0.015%，wP≤0.025%）。（三）按钢的用途分碳素结构钢和碳素工具钢。化学工业出版社三、碳素钢的牌号、性能及用途（一）普通碳素结构钢用Q×××表示。一般以热轧状态供应。Q195钢、Q215钢含碳量较低，强度不高，塑性、韧性和焊接性较好，常用来制造铆钉、地脚螺栓、垫及各种薄板等。也可代替08F或10钢制造冲压和焊接结构件。Q235钢强度较高，常用来制作钢筋、型钢、钢板、农业机械及各种不重要的机器零件。Q255、Q275钢强度较高，可代替30、40钢制造较重要的某些零件。化学工业出版社（二）优质碳素结构钢牌号是用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万倍。优质碳素结构钢分为普通含锰量（wMｎ=0.25~0.8%）及较高含锰量（wMｎ=0.7%~1.2%）两组。10~25钢具有良好的冷塑性变形能力和焊接性，常用来制造受力不大、韧性要求较高的冲压件和焊接件；经渗碳、淬回火后，表面硬度，心部韧性较好，可用于制作凸轮、齿轮、销、摩擦片等。30~55钢及40Mn、50Mn钢等经调质处理，具有良好的综合力学性能，主要用来制造齿轮、连杆、轴类等零件。60~85钢及60Mn、65Mn、75Mn钢热处理后，可得到较高的弹性极限、足够的韧性和一定的强度，制作弹性元件和易磨损零件，如弹簧、弹簧垫圈等。化学工业出版社（三）碳素工具钢用“T”+数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千倍；高级优质碳素工具钢，牌号末尾加“A”；含锰量较高者，在牌号后标出“Mn”。（四）铸钢铸钢中的含碳量为0.15~0.60％，主要用于制作形状复杂、难以进行锻造或切削加工，用铸铁又难以满足性能要求的零件。牌号用ZG×××—×××表示，第一组数字表示该钢屈服点的最低值（MPa），第二组数字表示其抗拉强度的最低值（MPa）。