鐵碳合金相圖在工程中的應(yīng)用

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程鐵碳合金相圖在工程中的應(yīng)用主講教師：張 琳西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵碳合金相圖在工程中的應(yīng)用一、在選材方面的應(yīng)用鐵碳合金相圖所表明的成分、組織與性能之間的關(guān)系，為合理選用鋼鐵材料提供了依據(jù)。例如，要求塑性、韌性好的各種型材和建筑用鋼，應(yīng)選用含碳量低的鋼，例如：Q235、Q345、08F、20、20CrMnTi等。圖1為用Q345建造的體育館“鳥巢”。圖1 體育館“鳥巢”承受沖擊載荷、并要求較高強(qiáng)度、塑性和韌性的機(jī)械零件，應(yīng)選用含碳量為0.25%0.55%的鋼，例如35鋼、40鋼、45鋼，40C等。圖2為用中碳鋼制造的機(jī)械傳動(dòng)件。圖2 機(jī)

2、械傳動(dòng)件要求硬度高、耐磨性好的各種工具，應(yīng)選用含碳量大于0.55%的鋼，例如T8、T12，Cr12等。圖3為用高碳鋼制造的銼刀、模具。圖3 高碳鋼制造的銼刀、模具形狀復(fù)雜、不受沖擊、要求耐磨的鑄件（如冷軋棍、拉絲模噢、梨鏵等），應(yīng)選用白口鑄鐵。二、在鑄造方面的應(yīng)用根據(jù)FeFe3C相圖可確定合金的澆注溫度，澆注溫度一般在液相線以上50100，如圖4所示。除此之外，根據(jù)鐵碳合金相圖還可以確定金屬的鍛軋溫度和淬火溫度。圖4 鐵碳合金相圖與合金的澆注溫度再者，由鐵碳合金相圖還可以判斷合金鑄造性能的好壞。共晶成分的合金熔點(diǎn)最低，結(jié)晶溫度范圍小，故流動(dòng)性好、分散縮孔少、偏析小，因而鑄造性能最好。所以，在鑄

3、造生產(chǎn)中，共晶成分附近的鑄鐵得到了廣泛的應(yīng)用。常用鑄鋼的含碳量規(guī)定在0.15%0.6%之間，在此范圍的鋼，其結(jié)晶溫度范圍較小，鑄造性能好。三、在鍛造和焊接方面的應(yīng)用鋼在室溫時(shí)是由鐵素體和滲碳體組成的復(fù)相組織，塑性較差，變形困難，當(dāng)將其加熱到單相奧氏體狀態(tài)時(shí)，可獲得良好的塑性，易于鍛造成形。含碳量越低，其鍛造性能越好。而白口鑄鐵無論是在低溫還是高溫，組織中均有大量硬而脆的滲碳體，故不能鍛造。而且對于碳鋼，鐵碳合金相圖是確定其鍛造溫度范圍的依據(jù)。一般始鍛、始軋溫度控制在固相線以下100200范圍內(nèi)，始鍛溫度一般為11501250，終鍛溫度為750850，如圖5所示。圖5 鐵碳合金相圖與碳鋼的鍛造溫

4、度范圍根據(jù)鐵碳合金相圖可以判斷合金的焊接性。鐵碳合金的焊接性與含碳量有關(guān)，隨含碳量增加，組織中滲碳體量增加，鋼的脆性增加，塑性下降，導(dǎo)致鋼的冷裂傾向增加，焊接性下降。含碳量越高，鐵碳合金的焊接性越差。除此之外，在焊接過程中，由于高溫熔融焊縫與母材各區(qū)域的距離不同，導(dǎo)致各區(qū)域受到焊縫熱影響的程度不同，因此可以根據(jù)鐵碳合金相圖來分析不同溫度的各個(gè)區(qū)域在隨后的冷卻過程中可能會(huì)出現(xiàn)的組織和性能的變化情況，從而采取措施，保證焊接質(zhì)量，此外，一些焊接缺陷往往采用焊后熱處理的方法加以改善，相圖為焊接和焊后對應(yīng)的熱處理工藝提供了依據(jù)。四、在熱處理方面的應(yīng)用由于鐵碳合金在加熱或冷卻過程中有相的變化，故鋼和鑄鐵可通過不同的熱處理（如退火、正火、淬火、回火及化學(xué)熱處理等）來改善性能。根據(jù)FeFe3C相