铁碳合金相图与碳钢PPT课件.ppt

《铁碳合金相图与碳钢PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁碳合金相图与碳钢PPT课件.ppt（80页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、材料及热加工工艺第三章 铁碳合金相图西安理工大学材料科学与工程学院 school of material science and engineering of XAUT关于铁碳合金相图和碳钢第一张，PPT共八十页，创作于2022年6月第一节第一节 铁碳合金的组元及基本相铁碳合金的组元及基本相一、纯铁及其同素异构转变一、纯铁及其同素异构转变 (重结晶重结晶)纯铁的纯铁的力学性能特点力学性能特点：强度、硬度低，塑性、：强度、硬度低，塑性、韧性好，一般不用于结构件。韧性好，一般不用于结构件。Fe是元素周期表中第是元素周期表中第26号元素，相对分子质量号元素，相对分子质量56、熔点、熔点1538。磁性

2、转变：磁性转变：770 770 C C以上无磁性以上无磁性770 770 C C以下有磁性以下有磁性第二张，PPT共八十页，创作于2022年6月观察纯铁的冷却曲线及晶体结构变化：观察纯铁的冷却曲线及晶体结构变化：770无铁磁性无铁磁性铁磁性铁磁性第三张，PPT共八十页，创作于2022年6月1394 C912 C -Fe -Fe -Fe 所谓同素异构转变，是指金属在结晶成固态之后继续冷却的过程中晶格类型随温度下降而发生变化的现象，也称同素异构转变，又称重结晶。观察纯铁的冷却曲线及晶体结构变化：观察纯铁的冷却曲线及晶体结构变化：第四张，PPT共八十页，创作于2022年6月磁性转变：磁性转变：7 7

3、70 70 CC以上无磁性，以上无磁性，7 770 C70 C以下有磁性以下有磁性1538平台是铁的结晶温度。结晶后是体心立方晶格Fe。1394平台是Fe在固态下第一次同素异晶转变。转变为面心立方的Fe。912平台是Fe的第二次同素异晶转变。变成体心立方的Fe。770时出现第四个平台。这个平台对应的温度称为居里点。它不是同素异晶转变，因为没有晶格类型的变化。只是Fe原子的外层电子排列的变化引起Fe的磁性状态的改变。使Fe由顺磁性变成铁磁性，使透磁率增加数万倍。晶格类型虽然仍是体心立方，但是晶格常数减小了。由0.293nm变成0.233nm。这种具有铁磁性的体心立方晶格的铁称为Fe。关于纯铁冷却

4、曲线的总结关于纯铁冷却曲线的总结第五张，PPT共八十页，创作于2022年6月二、铁碳合金中的基本相二、铁碳合金中的基本相FeFe和和C CL L相（液相）：液态下无限互溶、成分均匀相（液相）：液态下无限互溶、成分均匀固溶体相：固溶体相：C C溶于溶于FeFe中形成中形成 F F、A A等等金属化合物相：金属化合物相：FeFe与与C C化合形成化合形成FeFe3 3C C铁碳合金中的铁碳合金中的组元组元：FeFe、C C铁与碳相互作用形成的主要组织有以下几种：铁与碳相互作用形成的主要组织有以下几种：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体第六张，PPT共八十页

5、，创作于2022年6月1 1）铁素体）铁素体定义：碳溶于定义：碳溶于a-Fea-Fe中形成的间隙固溶体中形成的间隙固溶体,以以F F或或表示；表示；性能：性能：铁素体的塑性、韧性很好（=3050%、aKU=160200Jcm2），但强度、硬度较低(b=180280MPa、s=100170MPa、硬度为5080HBS)。其力学性能几乎与纯铁相同。其力学性能几乎与纯铁相同。结构：体心立方结构。结构：体心立方结构。成分：铁素体的溶碳能力很低，室温时溶解度成分：铁素体的溶碳能力很低，室温时溶解度Wc0.00080，最大溶解度在，最大溶解度在727，Wc0.0218。组织：铁素体的组织为多边形晶粒。组织

6、：铁素体的组织为多边形晶粒。第七张，PPT共八十页，创作于2022年6月结构体心立方结构体心立方结构铁素体铁素体第八张，PPT共八十页，创作于2022年6月 2 2）奥氏体）奥氏体:定义：碳溶于-Fe中的间隙固溶体；用A或 表示。结构：面心立方晶格，成分：溶碳能力比铁素体大，在727时，wc0.77，最大溶解度在1148时，wc2.11。性能：奥氏体常存在于727以上，是铁碳合金中重要的高温相，强度和硬度不高，但塑性和韧性很好(b400 MPa、4050%、硬度为160200HBS)，易锻压成形。钢材热加工都在 区进行。组织：为不规则多面体晶粒，晶界较直。第九张，PPT共八十页，创作于2022

7、年6月结构面心立方结构面心立方结构奥氏体奥氏体第十张，PPT共八十页，创作于2022年6月3 3）渗碳体渗碳体（FeFe3 3C C）定义定义：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，高温下可高温下可分解，分解，Fe3C 3Fe+CFe3C 3Fe+C(石墨石墨)。成分与性能成分与性能：渗碳体中碳的质量分数为6.69%，熔点为1227，硬度很高(800HBW)，塑性和韧性极低(0、aKU0)，脆性大。渗碳体是钢中的主要强化相，其数量、形状、大小及分布状况对钢的性能影响很大。由于碳在由于碳在-Fe-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中的溶解度很

8、小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以中主要以FeFe3 3C C或石墨的形式存在。或石墨的形式存在。第十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月结构第十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月4)4)珠光体珠光体 (P)(P)珠光体(pearlite)是由铁素体和渗碳体组成的多相组织，用符号P表示。珠光体中碳的质量分数平均为0.77%，由于珠光体组织是由软的铁素体和硬的渗碳体组成，因此，它的性能介于铁素体和渗碳体之间，即具有较高的强度(b=770MPa)和塑性(=2025%)，硬度适中（180HBS）。第十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月5)5)莱氏体莱氏体碳的质量分数为4.3%的

9、液态铁碳合金冷却到1148时，同时结晶出奥氏体和渗碳体的多相组织称为莱氏体(ledeburite)，用符号Ld表示。在727以下莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为变态莱氏体，用符号Ld表示。莱氏体的性能与渗碳体相似，硬度很高，塑性很差。第十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月第第 二二 节节 铁碳合金相图铁碳合金相图铁和碳可形成一系列稳定化合物：铁和碳可形成一系列稳定化合物：FeFe3 3C C、FeFe2 2C C、FeCFeC，它们都可以作为纯组元看待。，它们都可以作为纯组元看待。含碳量大于含碳量大于FeFe3 3C C成分（成分（6.69%6.69%）时，合金太脆，已无实）时，合金太

10、脆，已无实用价值。用价值。实际所讨论的铁碳合金相图是实际所讨论的铁碳合金相图是Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图。第十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月一、一、Fe-FeFe-Fe3 3C C 相图的建立相图的建立1.1.1.1.配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地冷却，记录配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地冷却，记录配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地冷却，记录配制不同成分的铁碳合金，加热后缓慢地冷却，记录数据，绘制它们的冷却曲线（时间、温度）；数据，绘制它们的冷却曲线（时间、温度）；数据，绘制它们的冷却曲线（时间、温度）；数据，绘制它们的冷却曲线（时间、温度）；2.2.从冷

11、却曲线上找出从冷却曲线上找出从冷却曲线上找出从冷却曲线上找出临界点，并画到成分临界点，并画到成分临界点，并画到成分临界点，并画到成分温度坐标中；温度坐标中；温度坐标中；温度坐标中；3.3.3.3.相同意义的点连接相同意义的点连接相同意义的点连接相同意义的点连接起来。起来。起来。起来。第十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月第十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月三种恒温转变三种恒温转变第十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月第十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月第二十张，PPT共八十页，创作于2022年6月包晶转变:成分为H点的固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定

12、的温度时，固相与L液相相互作用转变成成分是J点的另一新相固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。即HJB-包晶转变线.第二十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月第二十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月 简化简化Fe-FeFe-Fe3 3C C 相图相图ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T(A+Fe3C)LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+Fe3C(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK共晶相图共晶相图共析相图共析相图匀晶相图匀晶相图(P+F

13、e3C)第二十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月Fe-Fe3C Fe-Fe3C 相图的分析提纲相图的分析提纲五个重要的成份点五个重要的成份点:P:P、S S、E E、C C、F F。四条重要的线四条重要的线:ECF:ECF、ESES、GSGS、PSKPSK。三个重要转变三个重要转变:包晶转变反应式、共晶转变反应包晶转变反应式、共晶转变反应式、共析转变反应式。式、共析转变反应式。两个重要温度两个重要温度:1148 :1148 、727 727 。第二十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月1.包晶转变反应式包晶转变反应式:LB+H AJ14952.共晶转变反应式共晶转变反应式:LC

14、(AE+Fe3C)Le 11483.共析转变反应式共析转变反应式:AS (FP+Fe3C)P 727第二十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月二、铁碳合金状态图的分析二、铁碳合金状态图的分析1.1.特性点特性点L LJ JN NG G +Fe+Fe3 3C C +Fe+Fe3 3C CL L+Fe+Fe3 3C CL+L+第二十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月(3)(3)钢、铁分界点钢、铁分界点E E（2.11%C2.11%C）(1)(1)共晶点共晶点C C 1148,4.3%C 1148,4.3%C 共晶成分共晶成分 反应式：反应式：L Lc c(A(AE E+Fe+Fe3

15、3C)C)共晶体，即高温莱氏体共晶体，即高温莱氏体L Ld d;(2)(2)共析点共析点S S 727 0.77%C 727 0.77%C 共析成分共析成分 反应式反应式:A As s (F(Fp p +Fe +Fe3 3C C共析共析)共析体，即珠光体共析体，即珠光体;第二十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月 特征线特征线 液相线液相线ABCDABCD，固相线固相线AHJECFDAHJECFD 三条水平线：三条水平线：LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+727第二十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月 其它相线其它相线GS,GPGS,GP 固溶体转固溶体转变线变线,

16、GSGS又称又称A A3 3 线。线。HN,JNHN,JN 固溶体转固溶体转变线，变线，ESES碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶中的固溶线。线。又称又称A Ac mc m线。线。PQPQ碳在碳在-Fe-Fe中的固溶线。中的固溶线。LJNG +Fe3C +Fe3CL+Fe3CL+第二十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月 三个三相区：三个三相区：即即HJB(L+)、ECF(L+Fe3C)、PSK(+Fe3C)三条水平线三条水平线 l 相区相区l 五个单相区：五个单相区：L L、FeFe3 3C C l 七个两相区七个两相区:L+L+、L+L+、L+FeL+Fe3 3C C、+、+Fe+Fe3

17、 3C C、+、+Fe+Fe3 3C C 第三十张，PPT共八十页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月 Fe-Fe3C相图的总结 相图中的主要点 相图中各个点的碳的质量分数、温度值及各个点的含义，见表4.1。相图中的主要相变线 ABCD线为液相线。温度高于此线铁碳合金均是液相。其中，AB线是L开始线，BC是LA开始线，CD是LFe3C开始线。从液相直接结晶出来的Fe3C称为一次渗碳体，标记为Fe3C。AHJECD线为固相线。温度降到次线之下铁碳合金全部都结晶成固相。第三十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月HJB线为包晶线。当温度达到这条线（1495）时

18、wc=0.090.53的铁碳合金均有包晶转变。即H成分的固溶体（H）和B成分的液相（LB）在1495时共 同 结 晶 成J成 分 的 奥 氏 体（AJ）。表 达 式 为H+LBAJ。ECF线是共晶线。当温度达到这条线（1148）时，此线下2.11wc6.69的铁碳合金均有共晶转变发生。PSK线是共析线，代号为A1。当温度到达这条线（727）时此线下0.02wc6.69的铁碳合金均会有共析转变发生.ES线为固溶线,也称溶解度线,代号为Acm.它是奥氏体中碳的溶解度随温度变化曲线.当温度降到此线,奥氏体中多余的碳以渗碳体的形式析出。从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体。记为Fe3C。Fe-Fe3C

19、相图的总结第三十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月PQ线也是固溶线。它是铁素体中碳的溶解度随温度变化的曲线。当温度降到此线,铁素体中多余的线也以渗碳体形式析出。从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体。记为Fe3C.GS线是奥氏体向铁素体转变的开始线，也是铁素向奥氏体转变的终了线。代号为A3。GP线是奥氏体向铁素体转变的终了线,也是铁素向奥氏体转变的开始线。实际上相图中的这些线都是各个化学成分的合金随温度变化发生各种相转变的温度点(相变点)的分类集合。Fe-Fe3C相图的总结第三十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月共晶产物是共晶产物是 与与Fe3C的机械混合物，称作的机械混合物，称

20、作莱氏体莱氏体，用用Le表示。为蜂窝状，以表示。为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。为基，性能硬而脆。共析转变的产物是共析转变的产物是 与与Fe3C的机械混合物，称作珠的机械混合物，称作珠光体，用光体，用P表示。其组织特点是两相呈片层相间分布表示。其组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。，性能介于两相之间。PSK线又称线又称A1线线。注意注意第三十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月 还要指出的是：一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳以及珠光体和莱氏体中的渗碳体，它们本身并无本质区别，都具有相同的化学成分、晶格结构和性质。只是出处不同，并由此造成其形态、大小以及在合金中的分布等情

21、况有所不同。因此，对合金的性能也有不同的影响。但是，渗碳体的形态、大小、分布不是一成不变的，可以通过有关的热处理或锻造等方法来改变。按需要来控制调整渗碳体对铁碳合金性能的影响。Fe-Fe3C相图的总结第三十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月第三十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月铁碳合金分类铁碳合金分类（1 1）工业纯铁工业纯铁 0.0218%C0.0218%C 亚共析钢亚共析钢 0.77%C0.77%0.77%C C 亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁4.3%C4.3%4.3%C C 三、典型铁碳合金的结晶过程三、典型铁碳合金的结晶过程 第三十八张，PPT共八十页，创作于2022年

22、6月1工业纯铁（工业纯铁（C%0.0218%）相组成物相组成物：F+Fe3CC%0.0008%;FC%L+A-A-A+F-F+Fe3CIII3第三十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月Fe3C以不连续网状或片状分布于晶界。随温度下降，以不连续网状或片状分布于晶界。随温度下降，Fe3C量不断增加，量不断增加，合金的室温下组织为合金的室温下组织为F+Fe3C。室温下室温下Fe3C的最大量为的最大量为:第四十张，PPT共八十页，创作于2022年6月2共析钢共析钢 C%=0.77%C%=0.77%L-L+A-A-A+P-PL-L+A-A-A+P-P相组成物相组成物：F F和和FeFe3 3C C

23、 F%=F%=Fe3C%=组织组成物组织组成物：P珠光体珠光体第四十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月11珠光体珠光体共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程室温组织为：室温组织为：P（F+Fe3C）第四十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月3亚共析钢亚共析钢0.0218%C%L+A-A-A+F-A+P+F-P+F相组成物相组成物：F，Fe3C45钢金相钢金相 F%=Fe3C%=第四十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月含含0.45%C钢的组织钢的组织含含0.20%C钢的组织钢的组织含含0.60%C钢的组织钢的组织亚共析钢室温下的组织为亚共析钢室温下的组织为F+P。在在0.0218

24、0.77%C 范围内珠光体的量范围内珠光体的量随含碳量增加而增加。随含碳量增加而增加。P%=F%=第四十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月11亚共析钢的亚共析钢的结晶过程结晶过程LL+A AA+F先共析先共析AS(0.77%C)P室温组织为：室温组织为：P+F 第四十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月4过共析钢过共析钢L-L+A-A-A+Fe3CII-A+P+Fe3CII-P+Fe3CIIT12钢金相钢金相第四十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月相组成物：F，Fe3CF%=Fe3C%=组织组成物：P，Fe3CII 组织相对量：Fe3CII%=P%=含含1.4%C钢的组织

25、钢的组织第四十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月11过共析钢的结晶过程过共析钢的结晶过程含含1.4%C钢的组织钢的组织室温组织：室温组织：P+Fe3C第四十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月5共晶白口铁（共晶白口铁（C%=4.3%）L-L+Le-Le(A+Fe3C共晶共晶)-Le(A+Fe3C共晶共晶+Fe3CII)-Le(P+Fe3CII+Fe3C)第四十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月共晶白口铁金相 相组成物相组成物：F，Fe3CF%=Fe3C%=组织组成物：Le 第五十张，PPT共八十页，创作于2022年6月6亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁2.11%C%4.3%第

26、五十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月亚共晶白口铁金相 相组成物：F，Fe3C相相对量：F%=Fe3C%=组织组成物：P，Le，Fe3CII第五十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月11亚共晶白口铁的结晶过程亚共晶白口铁的结晶过程室温组织为室温组织为P+Fe3C+Le。第五十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月7过共晶白口铸铁 第五十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月过共晶白口铁金相 相组成物相组成物：F，Fe3CF%=Fe3C%=组织组成物组织组成物：Le，Fe3C Fe3C%=Le%=Lc%=第五十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月11过共晶白口铁的结晶

27、过过共晶白口铁的结晶过程程室温组织为：室温组织为：Fe3C+LeLe（P+Fe3C共晶共晶+Fe3C）第五十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月复习小结：标注组织的铁碳相图第五十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月11一一 、含碳量对碳钢室温平衡组织的影响、含碳量对碳钢室温平衡组织的影响 含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：含碳量与缓冷后相及组织组成物之间的定量关系为：钢钢铁素体铁素体 亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁共晶白口铸铁共晶白口铸铁共析钢共析钢白白 口口 铸铸

28、 铁铁二次渗碳体二次渗碳体工工业业纯纯铁铁珠光体珠光体莱氏体莱氏体一次渗碳体一次渗碳体Fe3C钢钢 铁铁分分 类类组织组组织组成物相成物相对量对量%相组成相组成物相对物相对量量%含碳量含碳量%0 0.02180.772.114.36.6910010000三次渗碳体三次渗碳体第三节第三节 含碳量对碳钢组织与性能的影响含碳量对碳钢组织与性能的影响第五十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月随含碳量增加，组织中随含碳量增加，组织中FeFe3 3C C不仅数量增加，而且形态也在变不仅数量增加，而且形态也在变化，由分布在化，由分布在 基体内基体内(P P中中FeFe3 3C C)变为分布在变为分布在

29、A A晶界上晶界上(FeFe3 3C C)，最后形成莱氏体时，最后形成莱氏体时，FeFe3 3C C已作为基体出现。已作为基体出现。第六十张，PPT共八十页，创作于2022年6月11二、二、含碳量对力学性能的影响含碳量对力学性能的影响亚共析钢亚共析钢随含碳量增加，随含碳量增加，P P 量增加，量增加，钢的强度、硬度升高，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。塑性、韧性下降。l0.77%C0.77%C时，时，组织为组织为100%P,100%P,钢的性能即钢的性能即P P的性能。的性能。l0.9%C0.9%C，FeFe3 3C C为晶界连续为晶界连续网状，网状，强度下降强度下降,但硬度但硬度仍上升。

30、仍上升。l2.11%C2.11%C，组织中有以组织中有以FeFe3 3C C为基的为基的Le,Le,合金太脆合金太脆.第六十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月3、含碳量对工艺性能的影响、含碳量对工艺性能的影响切削性能：切削性能：中碳钢比较合适。中碳钢比较合适。可锻性能：可锻性能：低碳钢比高碳钢好。低碳钢比高碳钢好。铸造性能：铸造性能：共晶成分附近的合金铸造共晶成分附近的合金铸造性能好。性能好。焊接性能：焊接性能：低碳钢好于高碳钢。低碳钢好于高碳钢。热处理性能：热处理性能：第六章介绍。第六章介绍。焊缝组织焊缝组织铸造铸造第六十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月三、三、含碳量对工艺

31、性能的影响含碳量对工艺性能的影响 切削性能切削性能:中碳钢合适中碳钢合适 可锻性能可锻性能:低碳钢好低碳钢好 焊接性能焊接性能:低碳钢好低碳钢好 铸造性能铸造性能:共晶合金好共晶合金好 热处理性能热处理性能:第四章介绍第四章介绍铸铸造造焊焊缝缝组组织织模锻模锻切削加工的基本形式切削加工的基本形式车车刨刨钻钻铣铣磨磨第六十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月四、铁碳合金相图的应用四、铁碳合金相图的应用1.1.选材料方面的应用；选材料方面的应用；2.2.制定热加工工艺方面的应用制定热加工工艺方面的应用u在铸造生产方面，根据在铸造生产方面，根据相图可以确定铸钢和铸铁相图可以确定铸钢和铸铁的浇注

32、温度。的浇注温度。u在锻造生产方面，可确在锻造生产方面，可确定始锻、终锻温度。定始锻、终锻温度。u在焊接方面，可分析在焊接方面，可分析碳钢的焊接组织。碳钢的焊接组织。u对热处理来说，可确定对热处理来说，可确定加热范围。加热范围。第六十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月一、钢中的常存杂质一、钢中的常存杂质 MnMn、Si Si，S S、P P；第四节第四节 碳钢碳钢1 1、有害元素、有害元素 S S、P P 压力加工时熔化压力加工时熔化导致钢沿晶导致钢沿晶界开裂界开裂“热脆热脆”。钢中要限硫含量：钢中要限硫含量：0.05%0.05%。利用：。利用：MnMn与与S S形成形成MnS(162

33、0MnS(1620）,粒状分粒状分布在晶内，以利于断屑。布在晶内，以利于断屑。合金晶界的低熔点硫化物共晶合金晶界的低熔点硫化物共晶S S：炼钢时炼钢时由生由生铁铁和燃料和燃料带带入。在入。在F F中的溶解度极小，在中的溶解度极小，在钢钢的晶界的晶界处处形成低熔点（形成低熔点（989989）共晶体）共晶体 FeSFeS第六十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月P P：由生：由生铁带铁带入。全部溶于入。全部溶于F F中，使中，使钢钢的的强强度硬度升高，度硬度升高，而塑性、而塑性、韧韧性性显显著下降。特著下降。特别别是使是使钢钢在在比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆比利时阿尔伯特运河钢桥因磷

34、高产生冷脆性于性于19381938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 低温时脆性急剧增加，低温时脆性急剧增加，称为称为冷脆性。冷脆性。因此钢因此钢中要限制磷的含量：中要限制磷的含量：0.045%0.045%P P多，脆性大，可制造多，脆性大，可制造炮弹、改善切削加工性炮弹、改善切削加工性能。能。第六十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月 Mn:Mn:随脱氧剂加入。大部分溶于铁素体中，随脱氧剂加入。大部分溶于铁素体中，具有固溶强化效果，少部分形成合金渗碳体；具有固溶强化效果，少部分形成合金渗碳体；锰与硫化合成锰与硫化合成MnSMnS，减轻了硫的有害作用。，减轻了硫的有害作用。碳钢中碳

35、钢中0.8%0.8%，合金钢中，合金钢中1.0%-1.2%1.0%-1.2%。Si:Si:随脱氧剂加入随脱氧剂加入,有较强的固溶强化作用；有较强的固溶强化作用；可增加钢液流动性。碳钢中可增加钢液流动性。碳钢中0.4%0.4%2 2、有益元素、有益元素 MnMn、SiSi第六十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月3 3、气体元素、气体元素 N N：室温下室温下N N在铁素体中溶解度在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和很低，钢中过饱和N N在常温放置过在常温放置过程中以程中以FeNFeN、FeFe4 4N N形式析出使钢变形式析出使钢变脆脆,称称时效脆化时效脆化.加加TiTi、V V、AlAl等

36、元素可使等元素可使N N固定，固定，消除时效倾向。消除时效倾向。O O：氧在钢中以氧化物的形式氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源易变形，易成为疲劳裂纹源.钢中钢中TiN夹杂夹杂钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂第六十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月 H H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称裂

37、纹，其内壁为白色，称白点白点或或发裂发裂。钢中白点钢中白点钢中白点钢中白点钢的氢脆断口钢的氢脆断口钢的氢脆断口钢的氢脆断口第六十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月二、二、钢的分类钢的分类u工业用钢按化学成分分工业用钢按化学成分分工业用钢按化学成分分工业用钢按化学成分分:碳素钢碳素钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢 0.25%C0.25%C中碳钢中碳钢 0.250.60%C0.250.60%C高碳钢高碳钢 0.60%C0.60%C高合金钢高合金钢 合金元素合金元素10%10%低合金钢低合金钢 合金元素合金元素5%5%中合金钢中合金钢 合金元素合金元素510%510%第七十张，PPT共八十页，创作

38、于2022年6月1按钢中碳的含量分类按钢中碳的含量分类根据钢中含碳量的不同，可分为：（1）低碳钢(low-carbon steel)wc0.25%；（2）中碳钢(middle-carbon steel)0.25%wc0.6%；（3）高碳钢(high-carbon steel)wc0.6%。碳钢常用的分类方法第七十一张，PPT共八十页，创作于2022年6月2按钢的质量分类按钢的质量分类根据钢中有害杂质硫、磷含量的多少，可分为：（1）普通质量钢 钢中硫、磷含量较高 (ws0.050%，wp 0.045%)；（2）优质钢 钢中硫、磷含量较低(ws0.035%，wp 0.035%)；（3）高级优质钢

39、钢中硫、磷含量很低(ws0.020%,wp0.030%)。第七十二张，PPT共八十页，创作于2022年6月3按钢的用途分类按钢的用途分类根据钢的用途不同，可分为：（1）碳素结构钢 主要用于制造各种机械零件和工程结构。（2）碳素工具钢 主要用于制造各种刃具、量具和模具。（3）碳素铸钢 主要用于制作形状复杂，难以用锻压等方法成形的铸钢件。第七十三张，PPT共八十页，创作于2022年6月4.4.按冶炼方法分按冶炼方法分高炉炼铁高炉炼铁铸铁锭铸铁锭生产铸铁件生产铸铁件炼钢生铁炼钢生铁转炉转炉平炉平炉电炉电炉生产钢件生产钢件第七十四张，PPT共八十页，创作于2022年6月2.2.沸腾钢沸腾钢 (boil

40、ing steel)(boiling steel)钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,W Wo=0.03%o=0.03%0.07%,0.07%,成分成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀,冲击韧性差冲击韧性差,常用于要求不高的零件。常用于要求不高的零件。1 1.镇静钢镇静钢 (killed steel)(killed steel)钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧 ,W Wo=0.01%o=0.01%左右左右,成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较成分较均匀、组织较致密。主

41、要用于机械性能要求较高的零件。高的零件。3.3.半镇静钢半镇静钢 (balanced steel)(balanced steel)半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间铁进行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢可代替部分镇静钢,一般不一般不适于做重要零件。适于做重要零件。5.按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧成分分：第七十五张，PPT共八十页，创作于2022年6月u工业用钢按用途分工业用钢按用途分:工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢调钢调 质质 钢

42、弹钢弹 簧簧 钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐钢耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢挤压模具挤压模具第七十六张，PPT共八十页，创作于2022年6月1 1、碳素结构钢、碳素结构钢Q+Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号Q Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPaMPa；质量等级符号为质量等级符号为A A、B B、C C、D D、E E。由。由A A到到E E，其，其P P、S S含量依含量依次下降，质量提高。次下

43、降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F F；镇；镇静钢静钢Z Z；半镇静钢；半镇静钢b b；特殊；特殊镇静钢镇静钢TZTZ。l如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AFQ235AF、Q235BZQ235BZ。钢钢钢钢板板板板碳素钢的牌号、主要性能及用途碳素钢的牌号、主要性能及用途第七十七张，PPT共八十页，创作于2022年6月齿齿轮轮加加工工方钢方钢2 2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢牌号用两位数字表示牌号用两位数字表示。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。如如4545钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四

44、十五（即0.45%0.45%）的优）的优质碳素结构钢。质碳素结构钢。第七十八张，PPT共八十页，创作于2022年6月3 3、碳素工具钢、碳素工具钢T+T+数字数字T T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；数字表示平均含碳量千分之几数字表示平均含碳量千分之几.如如T8T8其平均含碳量为千分之八其平均含碳量为千分之八(0.8%C)(0.8%C)。*说明：说明：碳素工具钢都是优质以碳素工具钢都是优质以上质量的。高级优质钢在钢号后上质量的。高级优质钢在钢号后加加“A A”，如，如T8AT8A。丝丝锥锥锉刀锉刀第七十九张，PPT共八十页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第八十张，PPT共八十页，创作于2022年6月