第三章_鐵碳合金相圖和碳鋼

1、第三章第三章 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 第一節(jié)第一節(jié) 純鐵、鐵碳合金的組織結構及其性能純鐵、鐵碳合金的組織結構及其性能 第二節(jié)第二節(jié) Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖 第三節(jié)第三節(jié) 含碳量對碳鋼組織與性能的影響、碳鋼含碳量對碳鋼組織與性能的影響、碳鋼 第一節(jié)第一節(jié) 鐵碳合金的組元及基本相鐵碳合金的組元及基本相 一、純鐵及其同素異構轉變一、純鐵及其同素異構轉變 ( (重結晶重結晶) ) 純鐵的純鐵的力學性能特點力學性能特點：強度、硬度低，塑性、：強度、硬度低，塑性、 韌性好，一般不用于結構件。韌性好，一般不用于結構件。 Fe是元素周期表中第是元素周期表中第26號元素，相對分子號元素，相對

2、分子 質量質量56、熔點、熔點1538。 磁性轉變：磁性轉變： 770 770 C C以上無磁性以上無磁性 770 770 C C以下有磁性以下有磁性 觀察純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化：觀察純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化： 770 無鐵磁性無鐵磁性 鐵磁性鐵磁性 1394 C912 C - Fe - Fe - Fe 所謂同素異構轉變，是指金屬在結晶成固態(tài) 之后繼續(xù)冷卻的過程中晶格類型隨溫度下降而發(fā) 生變化的現(xiàn)象，也稱同素異構轉變，又稱重結晶。 觀察純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化：觀察純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化： 磁性轉變：磁性轉變： 7 770 70 C C以上無磁性，以上無磁性，7 770 7

3、0 C C以下有磁性以下有磁性 1538平臺是鐵的結晶溫度。結晶后是體心立方晶格Fe。 1394平臺是Fe在固態(tài)下第一次同素異晶轉變。轉變?yōu)槊?心立方的Fe。 912平臺是Fe的第二次同素異晶轉變。變成體心立方的 Fe 。 770時出現(xiàn)第四個平臺。這個平臺對應的溫度稱為居里點。 它不是同素異晶轉變，因為沒有晶格類型的變化。只是Fe 原子的外層電子排列的變化引起Fe的磁性狀態(tài)的改變。使 Fe由順磁性變成鐵磁性，使透磁率增加數(shù)萬倍。晶格類型 雖然仍是體心立方，但是晶格常數(shù)減小了。由0.293nm變成 0.233nm。這種具有鐵磁性的體心立方晶格的鐵稱為Fe。 關于純鐵冷卻曲線的總結關于純鐵冷卻曲線

4、的總結 二、鐵碳合金中的基本相二、鐵碳合金中的基本相 FeFe和和C C L L相（液相）：液態(tài)下無限互溶、成分均勻相（液相）：液態(tài)下無限互溶、成分均勻 固溶體相：固溶體相：C C溶于溶于FeFe中形成中形成 F F、A A等等 金屬化合物相：金屬化合物相：FeFe與與C C化合形成化合形成FeFe3 3C C 鐵碳合金中的鐵碳合金中的組元組元：FeFe、C C 鐵與碳相互作用形成的主要組織有以下幾種：鐵與碳相互作用形成的主要組織有以下幾種： 鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體 1 1）鐵素體）鐵素體 定義：碳溶于定義：碳溶于a-Fea-Fe中形成的間

5、隙固溶體中形成的間隙固溶體, ,以以F F或或表示；表示； 性能：性能：鐵素體的塑性、韌性很好（=3050%、 aKU=160200Jcm2），但強度、硬度較低(b=180 280MPa、s=100170MPa、硬度為5080HBS)。其力學性其力學性 能幾乎與純鐵相同。能幾乎與純鐵相同。 結構：體心立方結構。結構：體心立方結構。 成分：鐵素體的溶碳能力很低，室溫時溶解度成分：鐵素體的溶碳能力很低，室溫時溶解度Wc0.0008 0，最大溶解度在，最大溶解度在727，Wc0.0218。 組織：鐵素體的組織為多邊形晶粒。組織：鐵素體的組織為多邊形晶粒。 結構 體心立方結構體心立方結構 鐵素體鐵素體

6、 2 2）奧氏體）奧氏體: : 定義：碳溶于 -Fe中的間隙固溶體；用A或 表示。 結構：面心立方晶格， 成分：溶碳能力比鐵素體大，在727時，wc0.77， 最大溶解度在1148時，wc2.11。 性能：奧氏體常存在于727以上，是鐵碳合金中重要 的高溫相，強度和硬度不高，但塑性和韌性很好 (b400 MPa、4050%、硬度為160200HBS)， 易鍛壓成形。鋼材熱加工都在 區(qū)進行。 組織：為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。 結構 面心立方結構面心立方結構 奧氏體奧氏體 3 3）滲碳體滲碳體（FeFe3 3C C） 定義定義：鐵與碳形成的金屬化合物，是鋼鐵中的強化相，鐵與碳形成的金屬化合物，

7、是鋼鐵中的強化相，高高 溫下可分解，溫下可分解， Fe3C 3Fe+CFe3C 3Fe+C( (石墨石墨) ) 。 成分與性能成分與性能：滲碳體中碳的質量分數(shù)為6.69%，熔點為 1227，硬度很高(800HBW)，塑性和韌性極低(0、 aKU0)，脆性大。滲碳體是鋼中的主要強化相，其數(shù)量、 形狀、大小及分布狀況對鋼的性能影響很大。 由于碳在由于碳在 -Fe-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在中的溶解度很小，因而常溫下碳在 鐵碳合金中主要以鐵碳合金中主要以FeFe3 3C C或石墨的形式存在?；蚴男问酱嬖?。 結構 4)4)珠光體珠光體 ( P )( P ) 珠光體(pearlite)是由鐵

8、素體和滲碳體組成的多 相組織，用符號P表示。 珠光體中碳的質量分數(shù)平均為0.77%，由于珠光 體組織是由軟的鐵素體和硬的滲碳體組成，因此， 它的性能介于鐵素體和滲碳體之間，即具有較高 的強度(b=770MPa)和塑性(=2025%)，硬度 適中（180HBS）。 5)5)萊氏體萊氏體 碳的質量分數(shù)為4.3%的液態(tài)鐵碳合金冷卻到 1148時，同時結晶出奧氏體和滲碳體的多相 組織稱為萊氏體(ledeburite)，用符號Ld表示。 在727以下萊氏體由珠光體和滲碳體組成， 稱為變態(tài)萊氏體，用符號Ld表示。 萊氏體的性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性 很差。 第第 二二 節(jié)節(jié) 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖

9、 鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物： FeFe3 3C C、 FeFe2 2C C、 FeCFeC，它們都可以作為純組元看待。，它們都可以作為純組元看待。 含碳量大于含碳量大于FeFe3 3C C成分（成分（6.69%6.69%）時，合金太脆，已）時，合金太脆，已 無實用價值。無實用價值。 實際所討論的鐵碳合金相圖是實際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- FeFe- Fe3 3C C相圖相圖。 一、一、Fe - FeFe - Fe3 3C C 相圖的建立相圖的建立 三種恒溫轉變?nèi)N恒溫轉變 包晶轉變:成分為H點的固相，與它周圍成 分為B點的液相L，在一定的溫度時，固 相與L

10、液相相互作用轉變成成分是J點的另 一新相固溶體，這一轉變叫包晶轉變或包 晶反應。即HJB-包晶轉變線. 簡化簡化Fe - FeFe - Fe3 3C C 相圖相圖 A C D E F G S P Q 1148 727 L A L+A L+ Fe3C 4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%C Fe Fe3C T ( A+Fe3C ) Ld Ld+Fe3C A+Ld+Fe3C F A+F A+ Fe3C ( F+ Fe3C ) P P+F 0.77%C P+Fe3C Ld Ld+Fe3CP+Ld+Fe3C K 共晶相圖共晶相圖 共析相圖共析相圖 勻晶相圖勻晶相圖 ( P+Fe3C ) F

11、e - Fe3C Fe - Fe3C 相圖的分析提綱相圖的分析提綱 五個重要的成份點五個重要的成份點: P: P、S S、E E、C C、F F。 四條重要的線四條重要的線: ECF: ECF、ESES、GSGS、PSKPSK。 三個重要轉變?nèi)齻€重要轉變: : 包晶轉變反應式、共晶轉變反包晶轉變反應式、共晶轉變反 應式、共析轉變反應式。應式、共析轉變反應式。 兩個重要溫度兩個重要溫度: 1148 : 1148 、727 727 。 1.包晶轉變反應式包晶轉變反應式: LB + H AJ 1495 2.共晶轉變反應式共晶轉變反應式: LC ( AE + Fe3C ) Le 1148 3.共析轉變

12、反應式共析轉變反應式: AS ( FP + Fe3C ) P 727 二、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析二、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析 1. 1. 特性點特性點 L LJ J N N G G +Fe+Fe3 3C C +Fe+Fe3 3C C L L+Fe+Fe3 3C C L+L+ + + (3)(3)鋼、鐵分界點鋼、鐵分界點E E（2.11%C2.11%C） (1)(1)共晶點共晶點C C 1148, 4.3%C 1148, 4.3%C 共晶成分共晶成分 反應式：反應式： L Lc c(A(AE E+Fe+Fe3 3C) C) 共晶體，即高溫萊氏體共晶體，即高溫萊氏體L Ld d ; ; (2)(2)共析

13、點共析點S S 727 0.77% C 727 0.77% C 共析成分共析成分 反應式反應式: : A As s (F (Fp p + Fe + Fe3 3C C共析共析) ) 共析體，即共析體，即 珠光體珠光體; ; 特征線特征線 液相線液相線ABCDABCD， 固相線固相線AHJECFDAHJECFD 三條水平線：三條水平線： LJ N G +Fe3C +Fe3C L+Fe3C L+ + 727 其它相線其它相線 GS,GPGS,GP 固溶固溶 體轉變線體轉變線, , GSGS又稱又稱A A3 3 線。線。 HN,JNHN,JN 固溶體固溶體 轉變線，轉變線， ESES碳在碳在 -Fe-

14、Fe中的固中的固 溶線。溶線。又稱又稱A Ac m c m線。 線。 PQPQ碳在碳在 -Fe-Fe中的固中的固 溶線。溶線。 LJ N G +Fe3C +Fe3C L+Fe3C L+ + 三個三相區(qū)：三個三相區(qū)：即即HJB (L+ + )、ECF(L+ + Fe3C)、 PSK( + + Fe3C)三條水平線三條水平線 l 相區(qū)相區(qū) l 五個單相區(qū)：五個單相區(qū)： L L、 、 、 、FeFe3 3C C l 七個兩相區(qū)七個兩相區(qū): : L+L+ 、 L+L+ 、L+FeL+Fe3 3C C、 + + 、 +Fe+Fe3 3C C、 + + 、 +Fe+Fe3 3C C Fe-Fe3C相圖的總

15、結 相圖中的主要點 相圖中各個點的碳的質量分數(shù)、溫度值及各個 點的含義，見表4.1。 相圖中的主要相變線 ABCD線為液相線。溫度高于此線鐵碳合金均 是液相。其中，AB線是L開始線，BC是 LA開始線，CD是LFe3C開始線。從液相直 接結晶出來的Fe3C稱為一次滲碳體，標記為 Fe3C。 AHJECD線為固相線。溫度降到次線之下鐵碳合 金全部都結晶成固相。 HJB線為包晶線。當溫度達到這條線（1495）時 wc=0.090.53的鐵碳合金均有包晶轉變。即 H成分的固溶體（H）和B成分的液相（LB）在 1495時共同結晶成J成分的奧氏體（AJ）。表達 式為H+LBAJ。 ECF線是共晶線。當溫

16、度達到這條線（1148）時， 此線下2.11wc6.69的鐵碳合金均有共晶轉 變發(fā)生。 PSK線是共析線，代號為A1。當溫度到達這條線 （727）時此線下0.02wc6.69的鐵碳合金 均會有共析轉變發(fā)生. ES線為固溶線,也稱溶解度線,代號為Acm.它是奧氏 體中碳的溶解度隨溫度變化曲線.當溫度降到此線, 奧氏體中多余的碳以滲碳體的形式析出。從奧氏 體中析出的滲碳體稱為二次滲碳體。記為Fe3C。 Fe-Fe3C相圖的總結 PQ線也是固溶線。它是鐵素體中碳的溶解度隨 溫度變化的曲線。當溫度降到此線,鐵素體中多 余的線也以滲碳體形式析出。從鐵素體中析出 的滲碳體稱為三次滲碳體。記為Fe3C. G

17、S線是奧氏體向鐵素體轉變的開始線，也是鐵 素向奧氏體轉變的終了線。代號為A3。 GP線是奧氏體向鐵素體轉變的終了線, 也是鐵素 向奧氏體轉變的開始線。 實際上相圖中的這些線都是各個化學成分的合金 隨溫度變化發(fā)生各種相轉變的溫度點(相變點) 的分類集合。 Fe-Fe3C相圖的總結 共晶產(chǎn)物是共晶產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械混合物，稱作的機械混合物，稱作萊氏萊氏 體體，用用Le表示。為蜂窩狀，以表示。為蜂窩狀，以Fe3C為基，性為基，性 能硬而脆。能硬而脆。 共析轉變的產(chǎn)物是共析轉變的產(chǎn)物是 與與Fe3C的機械混合物，稱的機械混合物，稱 作珠光體，用作珠光體，用P表示。其組織特點是兩相呈片表示。其組

18、織特點是兩相呈片 層相間分布，性能介于兩相之間。層相間分布，性能介于兩相之間。 PSK線又線又 稱稱A1線線 。 注意注意 還要指出的是：一次滲碳體、二次滲碳體、三 次滲碳以及珠光體和萊氏體中的滲碳體，它們 本身并無本質區(qū)別，都具有相同的化學成分、 晶格結構和性質。只是出處不同，并由此造成 其形態(tài)、大小以及在合金中的分布等情況有所 不同。因此，對合金的性能也有不同的影響。 但是，滲碳體的形態(tài)、大小、分布不是一成不 變的，可以通過有關的熱處理或鍛造等方法來 改變。按需要來控制調(diào)整滲碳體對鐵碳合金性 能的影響。 Fe-Fe3C相圖的總結 鐵碳合金分類鐵碳合金分類 （1 1） 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 0.

19、0218% C0.0218% C 亞共析鋼亞共析鋼 0.77% C0.77% 0.77% C C 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵4.3% C4.3% 4.3% C C 三、典型鐵碳合金的結晶過程三、典型鐵碳合金的結晶過程 1工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵（C%0.0218%） 相組成物相組成物：F+Fe3C C%0.0008% ; F C%L+A-A-A+F-F+Fe3CIII 3 Fe3C 以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。隨溫度下降， 以不連續(xù)網(wǎng)狀或片狀分布于晶界。隨溫度下降，F(xiàn)e3C 量 量 不斷增加，不斷增加，合金的室溫下組織為合金的室溫下組織為F+ Fe3C 。 。 室溫下室溫下Fe3C 的最大量為

20、的最大量為: %3 . 0 %100 0008. 069. 6 0008. 00218. 0 Q III3C Fe 2共析鋼共析鋼 C%=0.77%C%=0.77% L-L+A-A-A+P-PL-L+A-A-A+P-P 相組成物相組成物：F F和和FeFe3 3C C F%= F%= Fe3C%= 組織組成物組織組成物 ： P 珠光體珠光體 1 1 珠光體珠光體 共析鋼的結晶過程共析鋼的結晶過程 室溫組織為：室溫組織為：P（F+Fe3C） 3亞共析鋼亞共析鋼 0.0218%C%L+A-A-A+F-A+P+F-P+F 相組成物相組成物：F，F(xiàn)e3C 45鋼金相鋼金相 F%= Fe3C%= 含含0

21、.45%C鋼的組織鋼的組織 含含0.20%C鋼的組織鋼的組織 含含0.60%C鋼的組織鋼的組織 亞共析鋼室溫下的組織為亞共析鋼室溫下的組織為F+P。 在在0.02180.77%C 范圍內(nèi)珠光體范圍內(nèi)珠光體 的量隨含碳量增加而增加。的量隨含碳量增加而增加。 P%= F%= 1 1 亞共析鋼的亞共析鋼的 結晶過程結晶過程 LL+A AA+F先共析 先共析 AS(0.77% C) P 室溫組織為：室溫組織為：P+F 4過共析鋼過共析鋼 L-L+A-A-A+Fe3CII-A+P+Fe3CII-P+Fe3CII T12鋼金相鋼金相 相組成物：F，F(xiàn)e3C F%= Fe3C%= 組織組成物：P，F(xiàn)e3CI

22、I 組織相對量： Fe3CII%= P%= 含含1.4%C鋼的組織鋼的組織 1 1 過共析鋼的結晶過程過共析鋼的結晶過程 含含1.4%C鋼的組織鋼的組織 室溫組織：室溫組織：P+Fe3C 5共晶白口鐵（共晶白口鐵（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) 共晶白口鐵金相 相組成物相組成物：F，F(xiàn)e3C F%= Fe3C%= 組織組成物：Le 6亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 2.11%C%4.3% 亞共晶白口鐵金相 相組成物：F，F(xiàn)e3C 相相對量： F%= Fe3C%= 組織組成物：P，

23、Le，F(xiàn)e3CII 1 1 亞共晶白口鐵的結晶過程亞共晶白口鐵的結晶過程 室溫組織為室溫組織為P+Fe3C +Le。 。 7過共晶白口鑄鐵 過共晶白口鐵金相 相組成物相組成物 ：F，F(xiàn)e3C F%= Fe3C%= 組織組成物組織組成物：Le，F(xiàn)e3C Fe3C%= Le%=Lc%= 1 1 過共晶白口鐵的結晶過過共晶白口鐵的結晶過 程程 室溫組織為：室溫組織為：Fe3C +Le Le（ P+ Fe3C共晶 共晶+ Fe3C ） ） 復習小結： 標注組織的鐵碳相圖 1 1 一一 、含碳量對碳鋼室溫平衡組織的影響、含碳量對碳鋼室溫平衡組織的影響 含碳量與緩冷后相及組織組成物之間的定量關系為：含碳量

24、與緩冷后相及組織組成物之間的定量關系為： 鋼鋼 鐵素體鐵素體 亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共析鋼共析鋼 白白 口口 鑄鑄 鐵鐵 二次滲碳體二次滲碳體 工工 業(yè)業(yè) 純純 鐵鐵 珠光體珠光體萊氏體萊氏體 一次滲碳體一次滲碳體 Fe3C 鋼鋼 鐵鐵 分分 類類 組織組組織組 成物相成物相 對量對量% 相組成相組成 物相對物相對 量量% 含碳量含碳量% 0 0.02180.77 2.114.36.69 100 100 0 0 三次滲碳體三次滲碳體 第三節(jié)第三節(jié) 含碳量對碳鋼組織與性能的影響含碳量對碳鋼組織與性能的影響

25、 隨含碳量增加，組織中隨含碳量增加，組織中FeFe3 3C C不僅數(shù)量增加，而且形態(tài)不僅數(shù)量增加，而且形態(tài) 也在變化，由分布在也在變化，由分布在 基體內(nèi)基體內(nèi)( (P P中中FeFe3 3C C) )變?yōu)榉植荚谧優(yōu)榉植荚贏 A 晶界上晶界上( (FeFe3 3C C ) )，最后形成萊氏體時， ，最后形成萊氏體時，F(xiàn)eFe3 3C C已作為基體已作為基體 出現(xiàn)。出現(xiàn)。 1 1 二、二、 含碳量對力學性能的影響含碳量對力學性能的影響 亞共析鋼亞共析鋼隨含碳量增加，隨含碳量增加，P P 量增加，量增加，鋼的強度、硬度鋼的強度、硬度 升高，塑性、韌性下降。升高，塑性、韌性下降。 l0.77%C0.7

26、7%C時，時，組織為組織為100% P, 100% P, 鋼的性能即鋼的性能即P P的性能。的性能。 l0.9%C0.9%C，F(xiàn)eFe3 3C C 為晶界連 為晶界連 續(xù)網(wǎng)狀，續(xù)網(wǎng)狀，強度下降強度下降, , 但但 硬度仍上升。硬度仍上升。 l2.11%C2.11%C，組織中有以組織中有以 FeFe3 3C C為基的為基的Le,Le,合金太合金太 脆脆. . 3、含碳量對工藝性能的影響、含碳量對工藝性能的影響 切削性能：切削性能：中碳鋼比較合適。中碳鋼比較合適。 可鍛性能：可鍛性能：低碳鋼比高碳鋼好。低碳鋼比高碳鋼好。 鑄造性能：鑄造性能：共晶成分附近的合金共晶成分附近的合金 鑄造性能好。鑄造性

27、能好。 焊接性能：焊接性能：低碳鋼好于高碳鋼。低碳鋼好于高碳鋼。 熱處理性能：熱處理性能：第六章介紹。第六章介紹。 焊縫組織焊縫組織 鑄造鑄造 三、三、 含碳量對工藝性能的影響含碳量對工藝性能的影響 切削性能切削性能: : 中碳鋼合適中碳鋼合適 可鍛性能可鍛性能: : 低碳鋼好低碳鋼好 焊接性能焊接性能: : 低碳鋼好低碳鋼好 鑄造性能鑄造性能: : 共晶合金好共晶合金好 熱處理性能熱處理性能: : 第四章介紹第四章介紹 鑄鑄 造造 焊縫組織焊縫組織 模鍛模鍛 切削加工的基本形式切削加工的基本形式 車車 刨刨 鉆鉆 銑銑 磨磨 四、鐵碳合金相圖的應用四、鐵碳合金相圖的應用 1. 1. 選材料方

28、面的應用；選材料方面的應用； 2. 2. 制定熱加工工藝方面的應用制定熱加工工藝方面的應用 u在鑄造生產(chǎn)方面，根在鑄造生產(chǎn)方面，根 據(jù)相圖可以確定鑄鋼和據(jù)相圖可以確定鑄鋼和 鑄鐵的澆注溫度。鑄鐵的澆注溫度。 u在鍛造生產(chǎn)方面，可在鍛造生產(chǎn)方面，可 確定始鍛、終鍛溫度。確定始鍛、終鍛溫度。 u在焊接方面，可分析在焊接方面，可分析 碳鋼的焊接組織。碳鋼的焊接組織。 u對熱處理來說，可確對熱處理來說，可確 定加熱范圍。定加熱范圍。 一、鋼中的常存雜質一、鋼中的常存雜質 MnMn、Si Si ，S S、 P P ； 第四節(jié)第四節(jié) 碳鋼碳鋼 1 1、有害元素、有害元素 S S、P P 壓力加工時熔化壓力

29、加工時熔化導致鋼沿導致鋼沿 晶界開裂晶界開裂“熱脆熱脆”。 鋼中要限硫含量：鋼中要限硫含量：0.05% 0.05% 。 利用：利用：MnMn與與S S形成形成MnS(1620MnS(1620）, , 粒狀分布在晶內(nèi)，以利于斷屑。粒狀分布在晶內(nèi)，以利于斷屑。 合金晶界的低熔點硫化物共晶合金晶界的低熔點硫化物共晶 S S：煉鋼時由生鐵和燃料帶入。在：煉鋼時由生鐵和燃料帶入。在F F中的溶解度極中的溶解度極 小，在鋼的晶界處形成低熔點（小，在鋼的晶界處形成低熔點（989989）共晶體）共晶體 FeSFeS P P：由生鐵帶入。全部溶于：由生鐵帶入。全部溶于F F中，使鋼的強度硬中，使鋼的強度硬 度升

30、高，而塑性、韌性顯著下降。特別是使鋼在度升高，而塑性、韌性顯著下降。特別是使鋼在 比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆比利時阿爾伯特運河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆 性于性于19381938年冬發(fā)生斷裂墜入河中年冬發(fā)生斷裂墜入河中 低溫時脆性急劇增低溫時脆性急劇增 加，稱為加，稱為冷脆性。冷脆性。 因此鋼中要限制磷因此鋼中要限制磷 的含量：的含量：0.045% 0.045% P P多，脆性大，可制多，脆性大，可制 造炮彈、改善切削造炮彈、改善切削 加工性能。加工性能。 Mn:Mn:隨脫氧劑加入。大部分溶于鐵素體隨脫氧劑加入。大部分溶于鐵素體 中，具有固溶強化效果，少部分形成合金中，具有固溶強化效果，少部

31、分形成合金 滲碳體；錳與硫化合成滲碳體；錳與硫化合成MnSMnS，減輕了硫的，減輕了硫的 有害作用。有害作用。 碳鋼中碳鋼中0.8%0.8%，合金鋼中，合金鋼中 1.0%- 1.2%1.0%- 1.2%。 Si:Si:隨脫氧劑加入隨脫氧劑加入, ,有較強的固溶強化有較強的固溶強化 作用；可增加鋼液流動性。碳鋼中作用；可增加鋼液流動性。碳鋼中0.4%0.4% 2 2、有益元素、有益元素 MnMn、SiSi 3 3、氣體元素、氣體元素 N N：室溫下室溫下N N在鐵素體中溶在鐵素體中溶 解度很低，鋼中過飽和解度很低，鋼中過飽和N N在常在常 溫放置過程中以溫放置過程中以FeNFeN、FeFe4 4

32、N N形形 式析出使鋼變脆式析出使鋼變脆, , 稱稱時效脆化時效脆化. . 加加TiTi、V V、AlAl等元素可使等元素可使N N固定，固定， 消除時效傾向。消除時效傾向。 O O：氧在鋼中以氧化物的形氧在鋼中以氧化物的形 式存在，其與基體結合力弱，式存在，其與基體結合力弱， 不易變形，易成為疲勞裂紋源不易變形，易成為疲勞裂紋源. . 鋼中鋼中TiN夾雜夾雜 鋼中氧化物夾雜鋼中氧化物夾雜 H H：常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當氫在鋼常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當氫在鋼 中以原子態(tài)溶解時，降低韌性，引起中以原子態(tài)溶解時，降低韌性，引起氫脆氫脆。 當氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，

33、當氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓， 形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點白點或或發(fā)裂發(fā)裂。 1按鋼中碳的含量分類按鋼中碳的含量分類 根據(jù)鋼中含碳量的不同，可分為： （1）低碳鋼(low-carbon steel) wc0.25%； （2）中碳鋼(middle-carbon steel) 0.25%wc0.6%； （3）高碳鋼(high-carbon steel) wc0.6%。 碳鋼常用的分類方法 2按鋼的質量分類按鋼的質量分類 根據(jù)鋼中有害雜質硫、磷含量的多少， 可分為： （1）普通質量鋼 鋼中硫、磷含量較 高 (ws0.050%，wp 0.045%)； （

34、2）優(yōu)質鋼 鋼中硫、磷含量較低 (ws0.035%，wp 0.035%)； （3）高級優(yōu)質鋼 鋼中硫、磷含量很 低 (ws0.020%,wp0.030%)。 3按鋼的用途分類按鋼的用途分類 根據(jù)鋼的用途不同，可分為： （1）碳素結構鋼 主要用于制造各種機械零件和工程結構。 （2）碳素工具鋼 主要用于制造各種刃具、量具和模具。 （3）碳素鑄鋼 主要用于制作形狀復雜，難以用鍛壓等方 法成形的鑄鋼件。 4.4.按冶煉方法分按冶煉方法分 高爐煉鐵高爐煉鐵 鑄鐵錠鑄鐵錠 生產(chǎn)鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵件 煉鋼生鐵煉鋼生鐵 轉爐轉爐 平爐平爐 電爐電爐 生產(chǎn)鋼件生產(chǎn)鋼件 2.2.沸騰鋼沸騰鋼 ( boiling st

35、eel ) ( boiling steel ) 鋼液在澆注僅前進行輕度假脫氧鋼液在澆注僅前進行輕度假脫氧, ,W Wo = 0.03%o = 0.03%0.07%,0.07%, 成分偏析較嚴重、組織不致密。機械性能不均勻成分偏析較嚴重、組織不致密。機械性能不均勻, , 沖擊沖擊 韌性差韌性差, , 常用于要求不高的零件。常用于要求不高的零件。 1 1. .鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 ( killed steel )( killed steel ) 鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進行了充分脫氧鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鉛進行了充分脫氧 , ,W Wo = o = 0.01%0.01%左右左右, , 成分較均勻、組織較致密。主要用于機械性成分較均勻、組織較致密。主要用于機械性 能要求較高的零件。能要求較高的零件。 3.3.半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 ( balanced steel )( balanced steel ) 半鎮(zhèn)靜鋼是脫氧過程介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼