金材-第三章鐵碳合晶

1、第三章 鐵碳合金31 合金及其組織32 鐵碳合金的基本組織與性能33 鐵碳合金相圖34 碳素鋼35 觀察鐵碳合金的平衡組織 （實(shí)驗(yàn)）黑色金屬黑色金屬以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）。有色金屬有色金屬其他金屬及其合金。 31 合金及其組織一、合金的基本概念二、合金的組織一、合金的基本概念一、合金的基本概念 合金合金以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其他金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而獲得的具有金屬特性的材料。即合金是由兩種或兩種以上的元素所組成的金屬材料。 組元組元組成合金最簡(jiǎn)單的、最基本的、能夠獨(dú)立存在的元物質(zhì)，簡(jiǎn)稱元元。 相相合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分。 組織組織合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。換言

2、之，數(shù)量、大小和分布方式不同的相構(gòu)成了合金不同的組織。 二、合金的組織二、合金的組織1 1固溶體固溶體 間隙固溶體 置換固溶體2 2金屬化合物金屬化合物3 3混合物混合物單相組織單相組織多相組織多相組織1 1固溶體固溶體 一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。 間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格中而形成的固溶體。 置換固溶體置換固溶體溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體。間隙固溶體置換固溶體2 2金屬化合物金屬化合物 在合金中，當(dāng)溶質(zhì)含量超過固溶體的溶解度時(shí)，除可形成固溶體外，還將出現(xiàn)新的相，其晶體結(jié)構(gòu)不同于任一組元，而是組元之間相互作用形成一種具有金屬特性

3、的物質(zhì)。 兩種或兩種以上的相按一定的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)。 3 3混合物混合物 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化無(wú)論是間隙固溶體還是置換固溶體，在其形成過程中，都會(huì)使溶劑晶格發(fā)生畸變，從而使合金對(duì)變形的抗力增加。也即通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象。 間隙固溶體置換固溶體32 鐵碳合金的基本組織與性能一、鐵素體（F）二、奧氏體（A）三、滲碳體（Fe3C或Cm）四、珠光體（P）五、萊氏體（Ld）一、鐵素體（一、鐵素體（F F） 碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào) F 表示。 鐵素體的晶胞示意圖 鐵素體的顯微組織 二、奧氏體（二、奧氏體（A A） 碳溶于Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)

4、A表示。 奧氏體的晶胞示意圖 奧氏體的顯微組織 三、滲碳體（三、滲碳體（Fe3C或或Cm） 滲碳體是含碳量為6.69的鐵與碳的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C。 滲碳體的晶胞示意圖 四、珠光體（四、珠光體（P P） 珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)P表示。 光學(xué)顯微鏡觀察組織 電子顯微鏡觀察組織 五、萊氏體（五、萊氏體（Ld）萊氏體是奧氏體和滲碳體的混合物，用符號(hào)Ld表示。 低溫萊氏體的顯微組織 低溫萊氏體低溫萊氏體室溫下的萊氏體，由珠光體和滲碳體組成，用符號(hào)Ld表示。 33 鐵碳合金相圖一、鐵碳合金相圖的組成二、FeFe3C相圖中特性點(diǎn)、線的含義及 各區(qū)域內(nèi)的組織三、鐵碳合金的分類四、典

5、型鐵碳合金結(jié)晶過程分析五、鐵碳合金的成分、組織與性能的關(guān)系六、FeFe3C相圖的應(yīng)用一、鐵碳合金相圖的組成一、鐵碳合金相圖的組成 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。 Fe C相圖的組成 在鐵碳合金中，鐵和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C 、Fe2C 、FeC 等。簡(jiǎn)化后的FeFe3C相圖 二、二、FeFe3C相圖中特性點(diǎn)、線的含義及各相圖中特性點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域內(nèi)的組織區(qū)域內(nèi)的組織1 1主要特性點(diǎn)主要特性點(diǎn)2 2主要特性線主要特性線主要特性點(diǎn)主要特性點(diǎn)主要特性線主要特性線三、鐵碳合金的分類三、鐵碳合金的分類 純鐵

6、純鐵含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。 鋼鋼含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。 鑄鐵鑄鐵含碳量大于2.11%的鐵碳合金。 四、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析四、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析1 1共析鋼共析鋼 共析鋼在室溫時(shí)的組織是珠光體，合金的組織按下列順序變化：2 2亞共析鋼亞共析鋼亞共析鋼的室溫組織由珠光體和鐵素體組成合金的組織按下列順序變化： 3 3過共析鋼過共析鋼室溫下為珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體組織。鋼中含碳量越多，二次滲碳體也越多。 4 4白口鑄鐵白口鑄鐵l亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵l共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵l過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵隨含碳量的不同，其組織順序： FF+

7、PPP+ Fe3 CP+ Fe3 C+ + Fe3 C 含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性、韌性越低，這在鋼經(jīng)過熱處理后表現(xiàn)尤為明顯。 dLdLdL五、鐵碳合金的成份、組織與性能的關(guān)系五、鐵碳合金的成份、組織與性能的關(guān)系六、六、FeFe3C相圖的應(yīng)用相圖的應(yīng)用1作為選材的依據(jù) 2在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用3在鍛造工藝上的應(yīng)用4在熱處理工藝上的應(yīng)用34 碳素鋼一、鋼中常存元素及其對(duì)性能的影響二、碳素鋼的分類三、碳素鋼牌號(hào)及用途 碳素鋼碳素鋼簡(jiǎn)稱碳鋼，是最基本的鐵碳合金。它是指在冶煉時(shí)沒有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。 一、鋼中常存元素及其對(duì)性能的影響一、鋼中

8、常存元素及其對(duì)性能的影響 錳錳有益元素，有很好的脫氧能力，還可與硫形成MnS，從而消除了硫的有害作用。 硅硅有益元素，脫氧能力比錳強(qiáng)，還能提高鋼的強(qiáng)度及質(zhì)量，硅作為雜質(zhì)一般應(yīng)不超過0.4%。 硫硫有害元素，常以FeS形式存在，易使鋼材變脆（熱脆性）。 磷磷有害元素，它使鋼在低溫時(shí)變脆（冷脆性）。 氫氫有害元素，能造成氫脆、白點(diǎn)等缺陷。二、碳素鋼的分類二、碳素鋼的分類1 1按鋼的含碳量分按鋼的含碳量分 低碳鋼：C0.25 中碳鋼： 0.25C 0.60 高碳鋼：C 0.602 2按鋼的質(zhì)量分按鋼的質(zhì)量分 普通鋼：S 0.050，P 0.045 優(yōu)質(zhì)鋼：S 0.035，P 0.035 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：

9、S 0.025，P 0.0253 3按鋼的用途分按鋼的用途分 結(jié)構(gòu)鋼：結(jié)構(gòu)鋼：含碳量一般均小于0.70% 工具鋼：工具鋼：含碳量一般均大于0.70%4 4按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分 沸騰鋼：沸騰鋼：脫氧程度不完全的鋼 鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度完全的鋼 特殊鎮(zhèn)靜鋼：特殊鎮(zhèn)靜鋼：比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼 三、碳素鋼牌號(hào)及用途三、碳素鋼牌號(hào)及用途化學(xué)元素符號(hào)漢語(yǔ)拼音字母阿拉伯?dāng)?shù)字1 1（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3 3碳素工具鋼碳素工具鋼4 4鑄造碳鋼鑄造碳鋼1 1（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼（普通）碳素結(jié)構(gòu)鋼1 1）前綴符號(hào)：）前綴符號(hào)：

10、Q（鋼屈服強(qiáng)度“屈”，漢語(yǔ)拼音字首）+屈服強(qiáng)度值（單位MPa）。2 2）質(zhì)量等級(jí)符號(hào)：）質(zhì)量等級(jí)符號(hào)：A、B、C、D級(jí)，從A到D依次提高。3 3）（必要時(shí)）脫氧方法符號(hào)：）（必要時(shí)）脫氧方法符號(hào)：F沸騰鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼、TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼，Z與TZ符號(hào)在鋼號(hào)組成表示方法中予以省略。4 4）（必要時(shí)）在牌號(hào)尾加產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號(hào)。）（必要時(shí)）在牌號(hào)尾加產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號(hào)。如壓力容器用鋼R、鍋爐用鋼G、橋梁用鋼Q 等。2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。l 45表示平均含碳量為0.45的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼l 08表示平均含碳量為0.08的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼l若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼時(shí)，分別在牌號(hào)尾加A、E表示3 3碳素工具鋼碳素工具鋼 牌號(hào)以漢字“碳”的漢語(yǔ)拼音字母字頭“T”及后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。 例如：例如：T8表示平均含碳量為0.80的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在牌號(hào)后面標(biāo)以字母A。 4 4鑄造碳鋼鑄造碳鋼 牌號(hào)由“鑄鋼”兩漢字的漢語(yǔ)拼音字母字