机械制造基础 教学课件 作者 张国文 吴安德 第2章 第3、4节.ppt

* 制 作 ： 周 宗 明 * 第二章 铁 碳 合 金 本节要求： 1.掌握铁碳合金是由哪些基本组织组成的。各种基本组织有什么特点？ 2.掌握铁碳合金状态图中重要线、点的含义。 3.铁碳合金状态图有什么用途？ 重点分析： 铁碳合金状态图 第三节 铁碳合金状态图 钢和铸铁，是工业中应用广泛的金属材料。虽然钢和铸铁的牌号很多，性能和用途各异。但都是以铁和碳为主要元素组成的合金。统称为铁碳合金。不同成份的铁碳合金在不同温度下具有不同的组织。因而表现出不同的性能。 铁碳合金状态图是研究铁碳合金的成份、温度和组织三者之间的关系的图形。 一、铁碳合金的基本组织 1．铁素体（F） 碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体，称为铁素体。其特点是：晶粒在显微镜下呈现均匀明亮、边界平缓的多边形。在室温下,性能与纯铁相近，就是强度、硬度较低；而塑性、韧性较好。以铁素体为基体的合金适用于变形加工。 第二章 铁 碳 合 金 2．奥氏体（A） 是碳溶解于 γ –Fe中形成的间隙固溶体。其特点是显微组织为边界比较平直的多边形晶粒。奥氏体的性能是：强度 、硬度较高，塑性、韧性也较好。在生产中，钢材大多数要加热 至高温奥氏体状态进行压力加工，因其塑性好而便于成形。 3．渗碳体（Fe3C） 铁与碳形成的金属化合物，称为渗碳体 。其性能特点是：脆性很大，几乎没有塑性，不能单独使用。通常以片状、粒状、网状、带状等形态分布于铁碳合金中，对铁碳合金性能有很大影响。 4．珠光体（P） 由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体。其显微组织为铁素体与渗碳体层片相间。其性能特点是：介于渗碳体与铁素体之间，强度、硬度较高，具有一定的塑性和韧性，是一种综合力学性能较好的组织。 第二章 铁 碳 合 金 5．莱氏体（Ld） 它是铁碳合金中共晶混合物。其性能特点：与渗碳体相似，硬度很高，塑性、韧性极差。 即：铁碳合金由：铁素体（F）；奥氏体（A）；渗碳体（Fe3C）；珠光体（P）；莱氏体（Ld）五种组织组成。 二、 简化后的Fe – Fe3C相图 三、 Fe – Fe3C相图分析 1.坐标 2.特性点 3.特性线 第二章 铁 碳 合 金 五、典型铁碳合金的结晶过程 1.共析钢结晶过程 如图 第二章 铁 碳 合 金 四、铁碳合金的分类 1.工业纯铁ωc﹤0.0218% 2.钢 ωc﹤（0.0218～2.11）% (亚共析、共析、过共析钢） 3.白口铁ωc=（2.11～6.69）%（亚共晶、共晶、过共晶白口铁）如图 2.亚共析钢的结晶过程 如图 3.过共析钢的结晶过程 如图 第二章 铁 碳 合 金 第二 章 铁 碳 合 金 液 相 线 相 线 固 共 析 线 第二 章 铁 碳 合 金 六、含碳量对铁碳合金平衡组织和机械性能的影响 ak/(J/cm2) 第二 章 铁 碳 合 金 七、 Fe – Fe3C相图在工业上用途 1.在材料选用方面的应用 铁碳合金状态图总结了铁碳合金组织随温度和成分变化的规律。由组织的变化可推断出合金性能的变化，为选材提供了依据。 2.在铸造方面的应用 可以确定合金的浇注温度。 3.在锻压方面的应用 可以确定始锻和终锻温度。 4. 在焊接生产上的应用 焊接时,通过此图分析焊接接头温度及其组织性能。并决定焊后是否须要采用热处理来调整和改善。 5.在热处理方面的应用 热处理的加热温度都是从状态图上的临界点为依据 。 第二 章 铁 碳 合 金 本节要求： 1.掌握常存杂质对碳钢性能的影响。 2.了解碳钢、铸铁的分类、牌号含义。 3.掌握各种钢材和铸铁的用途？ 重点分析： 碳钢、铸铁的特性和用途 第四节 碳钢、铸铁 第二 章 铁 碳 合 金 碳钢和铸铁，因易于加工，故在机器制造中得到期广泛的应用。为了合理选择和正确使用各种碳钢和铸铁，必须了解它们的种类、牌号、性能及用途，以及有关基本知识。 一、常存杂质对碳钢性能的影响 1.硅的影响 （硅的脱氧能力很强,在室温下能溶入铁素体,提高钢的强度和硬度）所以,是有益的。 2.锰的影响 （锰脱氧能力强，并与形成硫化锰减轻硫的危害）所以,也是有益的。 3.硫的影响 (硫在钢中与铁形成化合物FeS,而FeS与铁会形成低熔点的共晶体分布在奥氏体晶界上,造成钢材在锻压加工时开裂，这种现象称为“热脆”) 所以，是