《第四章 二元相图.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 二元相图.ppt（52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、图 铁碳相图第四章第四章 铁碳合金铁碳合金铁碳相图铁碳相图&铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，对于钢铁材料的应用以铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，对于钢铁材料的应用以及热加工和热处理工艺的制订也具有重要的指导意义。及热加工和热处理工艺的制订也具有重要的指导意义。&铁和碳可以形成一系列化合物，如铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等等,有实用意义并被深入研究的只是有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为部分，通常称其为 Fe-Fe3C相图相图,此时相图的组元为此时相图的组元为Fe和和Fe3C。1.1.铁碳合金中的组元及相铁碳合金中的组元及相铁碳合金中的组元及相铁碳
2、合金中的组元及相&铁碳相图的组元为纯铁和碳。铁碳相图的组元为纯铁和碳。&铁碳相图中的相有碳在铁中形成的固溶体铁素体（铁碳相图中的相有碳在铁中形成的固溶体铁素体（F）、）、奥氏体（奥氏体（A）、高温铁素体（）、高温铁素体（）和铁与碳形成的间隙化合物）和铁与碳形成的间隙化合物渗碳体（渗碳体（Fe3C）。）。图 纯铁的同素异构转变一、一、一、一、纯铁纯铁纯铁纯铁铁碳相图和铁碳合金铁碳相图和铁碳合金（二）铁素体与奥氏体（二）铁素体与奥氏体（二）铁素体与奥氏体（二）铁素体与奥氏体 （铁的固溶体）（铁的固溶体）（铁的固溶体）（铁的固溶体）晶格类型晶格类型最大含碳量最大含碳量性质性质铁素体铁素体（F）体心立
3、方体心立方0.0218%室温下铁素体的性室温下铁素体的性能与纯铁相似。能与纯铁相似。奥氏体奥氏体（A）面心立方面心立方2.11%奥氏体具有良好的奥氏体具有良好的塑性、韧性和一定塑性、韧性和一定的强度、硬度。的强度、硬度。高温铁素体高温铁素体（）体心立方体心立方0.09%二、二、二、二、渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体&渗碳体渗碳体wc=6.69%，熔点为，熔点为1227，渗碳体不发生同素，渗碳体不发生同素异晶转变；异晶转变；230以下时有弱以下时有弱铁磁性，硬度很高铁磁性，硬度很高（9501050HV），而塑性和），而塑性和韧性几乎为零。韧性几乎为零。&渗碳体是一个独立的相。渗碳体是一个独立的相。因其
4、性能又脆又硬，没有单因其性能又脆又硬，没有单独用它做为组织使用，而是独用它做为组织使用，而是多与铁素体或奥氏体共同组多与铁素体或奥氏体共同组成双相组织。成双相组织。图 渗碳体结构示意图 下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是：&A.铁素体是碳溶解于铁素体是碳溶解于-Fe中形成的固溶体，具有体心立方中形成的固溶体，具有体心立方晶体结构；晶体结构；&C.奥氏体是碳溶解于奥氏体是碳溶解于-Fe中形成的固溶体，具有面心立方中形成的固溶体，具有面心立方晶体结构。晶体结构。&B.渗碳体是碳溶解于渗碳体是碳溶解于-Fe中形成的固溶体，具有体心立方中形成的固溶体，具有体心立方晶体结构
5、；晶体结构；太棒了！太棒了！太棒了！太棒了！下次努力！下次努力！第二节第二节第二节第二节 Fe-FeFe-Fe3 3C C相图分析相图分析相图分析相图分析图 铁碳相图符号符号 温度温度/含碳量含碳量/%含义含义A15380纯铁的熔点纯铁的熔点 B14950.53包晶转变时液态合金的成分包晶转变时液态合金的成分 C11480.43共晶点共晶点 D12276.69Fe3C的熔点的熔点 E11482.11碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度 F11486.69Fe3C的成分的成分 G9120与与同素异构转变点同素异构转变点(A3)表表 铁碳相图中的特征点铁碳相图中的特征点符号符号 温度温度/含
6、碳量含碳量/%含义含义H14950.09碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度 J14950.17包晶点包晶点 K11486.69Fe3C的成分的成分 N13940与与同素异构转变点同素异构转变点(A4)P7270.0218碳在碳在-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度 S7270.77共析点共析点 Q室温室温 0.0008室温下碳在室温下碳在-Fe中的溶解度中的溶解度 表表 铁碳相图中的特征点（续）铁碳相图中的特征点（续）n n 特征线特征线特征线特征线n n 液相线液相线液相线液相线ABCDABCD，固相线固相线固相线固相线AHJECFDAHJECFD n n 三条水平线：三条水平线：三条
7、水平线：三条水平线：n nHJBHJB：包晶线包晶线包晶线包晶线L LB B+HH J J n nECFECF：共晶共晶共晶共晶线线线线L LC C E E+Fe+Fe3 3C Cn n共晶产物共晶产物共晶产物共晶产物是是是是 与与与与FeFe3 3C C的机械的机械的机械的机械混合物，称作混合物，称作混合物，称作混合物，称作莱莱莱莱氏氏氏氏体体体体,用用用用LdLd表示。表示。表示。表示。为蜂窝状为蜂窝状为蜂窝状为蜂窝状,以以以以FeFe3 3C C为为为为基，性能硬而脆基，性能硬而脆基，性能硬而脆基，性能硬而脆。莱氏体莱氏体11n nPSKPSK：共析线共析线共析线共析线 S S F FP
8、 P+Fe+Fe3 3C Cn n共析转变的产物是共析转变的产物是共析转变的产物是共析转变的产物是 与与与与FeFe3 3C C的机械混合物，称的机械混合物，称的机械混合物，称的机械混合物，称作作作作珠光体珠光体珠光体珠光体，用，用，用，用P P表示。表示。表示。表示。珠光体珠光体L+L+L+Fe3C+Fe3C +F+Fe3Cl珠光体的组织特点是珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布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。12n n 三个三相区：即三个三相区：即三个三相区：即三个三相区：即HJB(L+HJB(L+)、ECF(L+ECF(L+FeFe3
9、3C)C)、PSK(PSK(+Fe+Fe3 3C)C)三条水平线三条水平线三条水平线三条水平线 l l 相区相区相区相区l 五个单相区：五个单相区：L、Fe3C l 七个两相区七个两相区:L+、L+、L+Fe3C、+、+Fe3C、+、+Fe3C 13二、包晶转变（二、包晶转变（二、包晶转变（二、包晶转变（HJBHJB）&含碳量在含碳量在0.09%0.53%之间的合金冷却到之间的合金冷却到1495时，均时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。要发生包晶反应，形成奥氏体。&含碳量为含碳量为0.17%的铁碳合金，在包晶反应终了时，的铁碳合金，在包晶反应终了时，相与相与液相同时耗尽，变为单相奥氏体。液相同时
10、耗尽，变为单相奥氏体。&含碳量为含碳量为0.090.17%的铁碳合金，在包晶反应终了时，的铁碳合金，在包晶反应终了时，有多余的有多余的，随后通过通素异构转变变为奥氏体。随后通过通素异构转变变为奥氏体。&含碳量为含碳量为0.170.53%的铁碳合金，在包晶反应终了时，的铁碳合金，在包晶反应终了时，有多余的液相，随后冷却过程中结晶成为奥氏体。有多余的液相，随后冷却过程中结晶成为奥氏体。三、三、三、三、共晶转变（共晶转变（共晶转变（共晶转变（ECFECF）&莱氏体（又称高温莱氏体）莱氏体（又称高温莱氏体）共晶反应的产物，用符号共晶反应的产物，用符号“Ld”表示。表示。&变态莱氏体（又称低温莱变态莱氏
11、体（又称低温莱氏体）是由珠光体、二次渗氏体）是由珠光体、二次渗碳体和共晶渗碳体组成，用碳体和共晶渗碳体组成，用符号符号“Ld”表示。表示。图 共晶白口铸铁平衡组织四、共析转变（四、共析转变（四、共析转变（四、共析转变（PSK PSK）&珠光体是铁素体和渗碳体珠光体是铁素体和渗碳体两相的混合物，是共析反应两相的混合物，是共析反应的产物，用符号的产物，用符号“P”表示。表示。&珠光体是一种双相组织。珠光体是一种双相组织。一般情况下，两相呈层片状一般情况下，两相呈层片状分布，强度较高、硬度适中、分布，强度较高、硬度适中、有一定塑性。有一定塑性。图 共析钢的室温组织 五、三条重要的特征线五、三条重要的
12、特征线五、三条重要的特征线五、三条重要的特征线ESES、PQPQ、GSGS线线线线&ESES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。含碳量大于线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。含碳量大于线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。含碳量大于线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。含碳量大于0.77%0.77%的的的的合金，从合金，从合金，从合金，从11481148冷到冷到冷到冷到727727的过程中，将自奥氏体中析出渗的过程中，将自奥氏体中析出渗的过程中，将自奥氏体中析出渗的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体(Fe(Fe
13、3 3C CIIII)。&PQPQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。铁碳合金由线是碳在铁素体中的溶解度曲线。铁碳合金由线是碳在铁素体中的溶解度曲线。铁碳合金由线是碳在铁素体中的溶解度曲线。铁碳合金由727727冷冷冷冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体称为三次渗碳体称为三次渗碳体称为三次渗碳体(Fe(Fe3 3C CIIIIII)。&GSGS线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或线是冷却过程中，奥氏体向铁
14、素体转变的开始线；或线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。转变温度有变化）。转变温度有变化）。转变温度有变化）。
15、简化后的简化后的Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图典型铁碳合金的平衡凝固典型铁碳合金的平衡凝固典型铁碳合金的平衡凝固典型铁碳合金的平衡凝固n n 钢钢钢钢(0.02182.11%C)(0.02182.11%C)高高高高温组织为单相温组织为单相温组织为单相温组织为单相 n n 亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢 (0.02180.77%C0.02180.77%C)n n 共析钢共析钢共析钢共析钢 (0.77%C0.77%C)n n 过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢 (0.772.11%C0.772.11%C)l铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：l 工业纯
16、铁工业纯铁(0.0218%C)组织为单相铁素体。组织为单相铁素体。亚亚共共析析钢钢共共析析钢钢过过共共析析钢钢共共晶晶白白口口铁铁过过共共晶晶白白口口铁铁亚亚共共晶晶白白口口铁铁工工业业纯纯铁铁第三节第三节 铁碳合金的平衡结晶过程及其组织铁碳合金的平衡结晶过程及其组织20n n 白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁 (2.116.69%C)(2.116.69%C)铸造性能好铸造性能好铸造性能好铸造性能好,硬而脆硬而脆硬而脆硬而脆n n 亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁 (2.114.3%C2.114.3%C)n n 共共共共晶晶晶晶白白白白口口口口铸铸铸铸铁铁铁铁(4.3%
17、C4.3%C)n n 过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 (4.36.69%C4.36.69%C)21二、二、共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程 l合合金金液液体体在在1-2点点间间转转变变为为。到到S点点发发生生共共析析转转变：变：S P+Fe3C,全全部部转转变变为为珠光体。珠光体。22n n共析钢的结晶过程共析钢的结晶过程23n n珠光体珠光体珠光体珠光体在光在光在光在光镜下呈指纹状镜下呈指纹状镜下呈指纹状镜下呈指纹状.n n变结束时，珠光体中相的变结束时，珠光体中相的变结束时，珠光体中相的变结束时，珠光体中相的相对重量百分比为相对重量百分比为相对重量百分比为相对重量
18、百分比为：l珠光体中的渗碳体称珠光体中的渗碳体称共析共析渗碳体渗碳体。lS点以下，共析点以下，共析 中析出中析出Fe3C，与共析与共析Fe3C结合不结合不易分辨。易分辨。室温组织为室温组织为P.珠光体珠光体Q24n n室温下，珠光体中室温下，珠光体中室温下，珠光体中室温下，珠光体中两两两两相的相对重量百分比相的相对重量百分比相的相对重量百分比相的相对重量百分比是多少？是多少？是多少？是多少？Q43219252.2.亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程n n0.090.53%C0.090.53%C亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢冷却时发生包晶反应冷却时发生包晶
19、反应冷却时发生包晶反应冷却时发生包晶反应.n n以以以以0.45%C0.45%C的钢为例的钢为例的钢为例的钢为例n n合金在合金在合金在合金在4 4点以前通过匀点以前通过匀点以前通过匀点以前通过匀晶晶晶晶包晶包晶包晶包晶匀晶反应全匀晶反应全匀晶反应全匀晶反应全部转变为部转变为部转变为部转变为 。到。到。到。到4 4点，由点，由点，由点，由 中析出中析出 。到。到5点点,成分沿成分沿GS线变到线变到S点，点，发生发生共析反应转变为珠光体。温度继续下降，共析反应转变为珠光体。温度继续下降，中析出中析出Fe3C，由于与共析由于与共析Fe3C结合结合,且量少且量少,忽略不计忽略不计.+Fe3CGSPA
20、BJH26亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程27n n利用平衡组织中珠光体所利用平衡组织中珠光体所利用平衡组织中珠光体所利用平衡组织中珠光体所占的面积百分比，可以近占的面积百分比，可以近占的面积百分比，可以近占的面积百分比，可以近似估算亚共析钢的含碳量似估算亚共析钢的含碳量似估算亚共析钢的含碳量似估算亚共析钢的含碳量:C%=PC%=P面积面积面积面积%0.77%0.77%(忽略忽略忽略忽略 中含碳量中含碳量中含碳量中含碳量，P P面积面积面积面积%=Q%=QP P)共析温度下相的相对重量为：共析温度下相的相对重量为：组织组成物的相对重量为：组织组成物的相对重量为：S28n n室温下相的相对重
21、量室温下相的相对重量室温下相的相对重量室温下相的相对重量百分比为：百分比为：百分比为：百分比为：l室温下组织组成物的相对重量百分比为：室温下组织组成物的相对重量百分比为：S29n n亚共析钢室温下的组织亚共析钢室温下的组织亚共析钢室温下的组织亚共析钢室温下的组织为为为为F+PF+P。n n在在在在0.02180.77%C 0.02180.77%C 范围内范围内范围内范围内珠光体的量随含碳量增珠光体的量随含碳量增珠光体的量随含碳量增珠光体的量随含碳量增加而增加加而增加加而增加加而增加。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303.过共析钢
22、的结晶过程过共析钢的结晶过程 n n合金在合金在合金在合金在1212点转变点转变点转变点转变为为为为 ,到到到到3 3点点点点,开始析出开始析出开始析出开始析出FeFe3 3C C。从奥氏从奥氏从奥氏从奥氏体中析出体中析出体中析出体中析出的的的的FeFe3 3C C称称称称二次渗碳体二次渗碳体二次渗碳体二次渗碳体,用用用用FeFe3 3C C表示表示表示表示,其其其其沿晶沿晶沿晶沿晶界呈网状分布界呈网状分布界呈网状分布界呈网状分布.l温度下降温度下降,Fe3C量增加。量增加。到到4点，点，成分成分沿沿ES线变化到线变化到S点，余下的点，余下的 转变为转变为P。在共析温度下在共析温度下FeFe3
23、 3C C的相对量？的相对量？31过共析钢的结晶过程过共析钢的结晶过程32n n过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢室温组织室温组织室温组织室温组织为为为为P+FeP+Fe3 3C C 。n nFeFe3 3C C量随含碳量而增加量随含碳量而增加量随含碳量而增加量随含碳量而增加,含碳量为含碳量为含碳量为含碳量为2.11%2.11%时时时时,FeFe3 3C C量最大：量最大：量最大：量最大：33n n室温下两相的相对室温下两相的相对室温下两相的相对室温下两相的相对重量百分比：重量百分比：重量百分比：重量百分比：l室温下两组织组成物室温下两组织组成物的相对重量百分比：的相对重量百分比：12345S3
24、44.白口铸铁的结晶白口铸铁的结晶 n n合金冷却合金冷却合金冷却合金冷却到到到到C C点发生共晶反应全部转变点发生共晶反应全部转变点发生共晶反应全部转变点发生共晶反应全部转变为莱氏体为莱氏体为莱氏体为莱氏体(Ld)(Ld),莱氏体莱氏体莱氏体莱氏体是共晶是共晶是共晶是共晶 与共与共与共与共晶晶晶晶FeFe3 3C C的机械混合物的机械混合物的机械混合物的机械混合物,呈蜂窝状呈蜂窝状呈蜂窝状呈蜂窝状.Fe3C 35n n共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为:lC点以下点以下,成分
25、沿成分沿ES线变化，共晶线变化，共晶 将析出将析出Fe3C。Fe3C与共晶与共晶Fe3C 结合，不易分辨。结合，不易分辨。12 Fe3C36n n温度降到温度降到温度降到温度降到2 2点点点点,成分达到成分达到成分达到成分达到0.77%0.77%,此时此时此时此时,相的相对重量相的相对重量相的相对重量相的相对重量:l在在2点点,共晶共晶 发生共析反应，转变为珠光体，这种发生共析反应，转变为珠光体，这种由由P与与 Fe3C组成的组成的共晶体称共晶体称低温莱低温莱氏体氏体,用用Ld表示表示.2 点以下，共晶点以下，共晶体中体中P 的变化同的变化同共析钢。共析钢。S37n n共晶白口铁室共晶白口铁室
26、共晶白口铁室共晶白口铁室温组织为温组织为温组织为温组织为Ld Ld(P+Fe(P+Fe3 3C)C),它它它它保留了共晶转保留了共晶转保留了共晶转保留了共晶转变产物的形态变产物的形态变产物的形态变产物的形态特征。特征。特征。特征。n n室温下两相的室温下两相的室温下两相的室温下两相的相对重量百分相对重量百分相对重量百分相对重量百分比为：比为：比为：比为：38按组织分区的铁碳合金相图 第四节第四节第四节第四节 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量与Fe-Fe3C合金相组成物相对量、组
27、织组成物相对量的关系 一、对平衡组织的影响一、对平衡组织的影响二、含碳量对力学性能的影响二、含碳量对力学性能的影响二、含碳量对力学性能的影响二、含碳量对力学性能的影响亚共析钢随含碳量增加亚共析钢随含碳量增加，P 量增加，钢的强度、硬度量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。升高，塑性、韧性下降。l l0.77%C0.77%C时时时时，组织为组织为100%P,钢的性能即钢的性能即P的性能。的性能。l0.9%C，Fe3C为晶界为晶界连续网状，强度下降连续网状，强度下降,但但硬度仍上升。硬度仍上升。l2.11%C，组织中有以组织中有以Fe3C为基的为基的Le,合金太脆合金太脆.三、三、对工艺性能
28、的影响对工艺性能的影响 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:后续后续章节介绍章节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思考题思考题u1.如何用简单的方法鉴别低碳钢和铸铁如何用简单的方法鉴别低碳钢和铸铁?u2.钢铆钉为什么一般用低碳钢制成钢铆钉为什么一般用低碳钢制成?u3.为什么钢适宜用于压力成形为什么钢适宜用于压力成形,而铸铁适宜用于铸造成形而铸铁适宜用于铸造成形?u4.大家唱的大家唱的“比铁还硬比铁还硬
29、,比钢还强比钢还强”能不能改成能不能改成“比钢还硬比钢还硬,比铁还强比铁还强”?&锰在钢中的存在也属于有益元素，它与氧有较强的亲合力，锰在钢中的存在也属于有益元素，它与氧有较强的亲合力，具有较好的脱氧能力，在炼钢时作为脱氧剂加入。具有较好的脱氧能力，在炼钢时作为脱氧剂加入。&另外锰与硫的亲合力很强，在钢液中与硫形成另外锰与硫的亲合力很强，在钢液中与硫形成MnS，起，起到去硫作用，大大的消除了硫的有害影响。到去硫作用，大大的消除了硫的有害影响。&钢中的含锰量一般为钢中的含锰量一般为0.250.80%，它一部分溶入铁素体，它一部分溶入铁素体起到固溶强化作用，提高铁素体的强度，锰还可溶入渗碳体起到固
30、溶强化作用，提高铁素体的强度，锰还可溶入渗碳体形成合金渗碳体（形成合金渗碳体（Fe，Mn）3C，使钢具有较高的强度；，使钢具有较高的强度；&另一部分锰与硫形成另一部分锰与硫形成MnS，与氧形成，与氧形成MnO，这些非金属，这些非金属夹杂物大部分进入炉渣。夹杂物大部分进入炉渣。一、钢中的杂质元素及其影响一、钢中的杂质元素及其影响（一）锰和（一）锰和硅硅的影响的影响&硅在钢中的存在属于有益元素，由于它与氧有很大的亲合硅在钢中的存在属于有益元素，由于它与氧有很大的亲合力，具有很好地脱氧能力。在炼钢时作为脱氧剂加入，力，具有很好地脱氧能力。在炼钢时作为脱氧剂加入，Si+2FeO=2Fe+SiO2,硅与
31、氧化铁反应生成二氧化硅（硅与氧化铁反应生成二氧化硅（SiO2）非金属夹杂物，一般大部分进入炉渣，消除了非金属夹杂物，一般大部分进入炉渣，消除了FeO的有害作的有害作用。但如果它以夹杂物形式存在于钢中，将影响钢的性能。用。但如果它以夹杂物形式存在于钢中，将影响钢的性能。&碳钢中的含硅量一般碳钢中的含硅量一般Si%0.4%，它大部分溶入铁素体，它大部分溶入铁素体，起固溶强化作用，提高铁素体的强度，而使钢具有较高的强起固溶强化作用，提高铁素体的强度，而使钢具有较高的强度。度。&硫在钢中是有害的杂质。硫在钢中是有害的杂质。&液态时液态时Fe、S能够互溶，固态时能够互溶，固态时Fe几乎不溶解硫，而与硫形
32、成熔点几乎不溶解硫，而与硫形成熔点为为1190的化合物的化合物FeS。形成的共。形成的共晶体（晶体（r-Fe+FeS）以离异共晶形式）以离异共晶形式分布在分布在r-Fe晶界处。晶界处。&若将含有硫化铁共晶体的钢加热若将含有硫化铁共晶体的钢加热到轧制、锻造温度时，共晶体熔化，到轧制、锻造温度时，共晶体熔化，进行轧制或锻造时，钢将沿晶界开进行轧制或锻造时，钢将沿晶界开裂，这种现象称为钢的裂，这种现象称为钢的“热脆热脆”或或“红脆红脆”。（二）硫的影响（二）硫的影响图 Fe-S相图&磷在钢中的存在一般属于磷在钢中的存在一般属于有害元素。有害元素。&在在1049时，磷在时，磷在Fe中的中的最大溶解度可
33、达最大溶解度可达2.55%，在室，在室温时溶解度仍在温时溶解度仍在1%左右，因左右，因此磷具有较高的固溶强化作此磷具有较高的固溶强化作用，使钢的强度、硬度显著用，使钢的强度、硬度显著提高，但也使钢的塑性，韧提高，但也使钢的塑性，韧性剧烈降低，特别是使钢的性剧烈降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧升高，这脆性转折温度急剧升高，这种现象称为冷脆。种现象称为冷脆。（三）磷的影响（三）磷的影响图 Fe-P相图（四）氮的影响（四）氮的影响图 Fe-N相图&氮在钢中的存在一般认为是有害元素。氮在钢中的存在一般认为是有害元素。&N在在中的最大溶解度在中的最大溶解度在650为为2.8%N，在，在中的最大中的最大
34、溶解度在溶解度在590约为约为0.1%N,而在室温时的溶解度很小低于而在室温时的溶解度很小低于0.001%N，因此将钢由高温快速冷却后，可得到溶氮过饱和，因此将钢由高温快速冷却后，可得到溶氮过饱和的铁素体。这种溶氮过饱和的铁素体是不稳定的，在室温长的铁素体。这种溶氮过饱和的铁素体是不稳定的，在室温长时间放置时时间放置时N将以将以Fe4N的形式析出，使钢的强度、硬度升高，的形式析出，使钢的强度、硬度升高，塑性、韧性降低，这种现象称为时效硬化。塑性、韧性降低，这种现象称为时效硬化。&为了减轻氮的有害作用，就必须减少钢中的含氮量或加入为了减轻氮的有害作用，就必须减少钢中的含氮量或加入Al、V、Nb、
35、Ti等元素，使它们优先形成稳定的氮化物，以等元素，使它们优先形成稳定的氮化物，以减小氮所造成的时效敏感性。减小氮所造成的时效敏感性。（五）氢的影响（五）氢的影响&氢在钢中的存在也是有害元素，它是由潮湿的炼钢原料和氢在钢中的存在也是有害元素，它是由潮湿的炼钢原料和炉气而进入钢中的。炉气而进入钢中的。&氢在钢中的溶解度甚微，但严重的影响钢的性能，氢溶入氢在钢中的溶解度甚微，但严重的影响钢的性能，氢溶入铁中形成间隙固溶体，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，铁中形成间隙固溶体，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，这种现象称为氢脆。这种现象称为氢脆。&含有较多氢的钢，在加热热轧时溶入，冷却时溶解度降低，含
36、有较多氢的钢，在加热热轧时溶入，冷却时溶解度降低，析出的氢结合成氢分子，使钢的塑性大大降低，脆性大大升析出的氢结合成氢分子，使钢的塑性大大降低，脆性大大升高，加上热轧时产生的内应力，当它们的综合作用力大于钢高，加上热轧时产生的内应力，当它们的综合作用力大于钢的时，在钢中就会产生许多微细裂纹如头发丝一样，也称发的时，在钢中就会产生许多微细裂纹如头发丝一样，也称发裂，这种组织缺陷称为白点。裂，这种组织缺陷称为白点。（六）氧及其他非金属夹杂物的影响（六）氧及其他非金属夹杂物的影响（六）氧及其他非金属夹杂物的影响（六）氧及其他非金属夹杂物的影响&氧在钢中的存在也是有害元素，由于炼钢是一个氧化过程，氧在
37、钢中的存在也是有害元素，由于炼钢是一个氧化过程，氧在钢液中起到去除杂质的积极作用，但在随后的脱氧过程氧在钢液中起到去除杂质的积极作用，但在随后的脱氧过程中不能完全将它除净，氧在钢中的溶解度很小，在中不能完全将它除净，氧在钢中的溶解度很小，在700时时为为0.008%，在，在500时在铁素体中的溶解度时在铁素体中的溶解度0.001%。&氧氧溶溶入入铁铁素素体体一一般般降降低低钢钢的的强强度度、塑塑性性和和韧韧性性，氧氧在在钢钢中中主主要要以以氧氧化化物物方方式式存存在在，如如（FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO、SiO2、Al2O3等等），所所以以它它对对钢钢的的性性能能的的影影响响主主要要取取决决于于这这些氧化物的性能，数量、大小和分布等。些氧化物的性能，数量、大小和分布等。二、钢锭的宏观组织及其缺陷二、钢锭的宏观组织及其缺陷二、钢锭的宏观组织及其缺陷二、钢锭的宏观组织及其缺陷&铸件从宏观组织来看，可分为激冷晶区、柱状晶区和等轴铸件从宏观组织来看，可分为激冷晶区、柱状晶区和等轴晶区。晶区。&铸件主要的宏观缺陷有缩孔、缩松、气泡、裂纹、偏析等。铸件主要的宏观缺陷有缩孔、缩松、气泡、裂纹、偏析等。