材料概论 教学配套课件 许并社 第3章 金 属 材 料.pdfVIP

第3章 金属材料 3.1 钢铁材料 3.2 铝及铝合金、镁及镁合金 3.3 铜及铜合金、钛及钛合金 3.1 钢铁材料 3.1.1 碳钢及铁碳合金相图 3.1.2 钢的热处理 3.1.3 合金钢 3.1.4 铸铁 3.1.1 碳钢及铁碳合金相图 1. 碳钢 2. 铁碳合金的组元分析 3. 铁碳相图 4. 铁碳合金的平衡结晶过程及对平衡组织的简介 5.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 1. 碳钢 (1)碳钢的分类 (2)碳钢的编号、性能及用途 (1)碳钢的分类 1)按碳的含量分类。可分为①低碳钢，wC ＜0.25% ；②中碳 钢，wC=0.25%～0.60% ；③高碳钢，wC ＞0.60% 。 2)按用途分类。可分为①结构钢，用来制造各种金属构件及各 种机器零件；②工具钢，用来制造各种工具(刃具、模具、量具 等) 。 3)按冶炼方法分类。可分为①工业用钢，可分为平炉钢、转炉 钢和电炉钢三大类，每一类还可按照炉衬材料的不同，分为碱性 (用“J”表示)和酸性(用“S”表示)两类；②根据炼钢的脱氧程度及浇 注方法不同，又可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 4)按质量等级分类。主要根据钢中所含有害杂质元素S、P 的量 来分类，可分为： ①普通碳素钢，wS ≤0.055%，wP ≤0.045% ；②优质碳素钢， wS ≤0.045%，wP ≤0.040% ；③高级优质碳素钢，wS ≤0.030%， wP ≤0.035% 。 (2)碳钢的编号、性能及用途 表3-1 碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用(GB/T 700—2006) 表3-2 铸钢的化学成分和力学性能(GB/T 11352—2009) 表3-3 碳素工具钢的化学成分及性能 2. 铁碳合金的组元分析 (1)铁素体 铁素体是碳溶在α-Fe 中的间隙固溶体，为体心立方 结构，用F或α表示。 (2)奥氏体 碳溶解于γ-Fe 中形成的间隙固溶体称为奥氏体，为 面心立方晶格，用A或γ来表示。 (3)渗碳体 铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为渗碳体。 (4)珠光体 珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物(F+Fe3C)，以 P表示，它是共析反应的产物。 (5)莱氏体 莱氏体是奥氏体与渗碳体的机械混合物(A+Fe3C)，以 Ld表示。 3. 铁碳相图 图3-1 铁碳相图 表3-4 铁碳相图中各点的含义 4. 铁碳合金的平衡结晶过程及对平衡组织的简介 (1)工业纯铁(w 0.0218%) 工业纯铁的显微组织为铁素体，如图 C 3-2所示。 (2)钢(wC=0.0218%～2.11%) 钢的特点是高温组织为单相奥氏 体，具有良好的塑性，因而能够进行锻轧。 (3) 白口铸铁(wC=2.11%～6.69%) 白口铸铁因其断口呈白亮色而 得名。 图3-2 工业纯铁的显微组织(200 ×) 5.含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 铁碳合金的室温组织是由铁素体和渗碳体两相组成的，其中铁素 体是软韧相，而渗碳体是硬脆相。由铁碳相图可知，随着含碳量 的不断增加，不仅组织中的渗碳体的数量不断增加，而且渗碳体 的形态(组织特征)也随之发生变化，即由分布在铁素体晶界上逐 渐改变为分布在铁素体的基体内，更进一步分布在原奥氏体的晶 界上，最后当形成莱氏体时，Fe3C 已作为基体出现。也就是说， 不同含碳量的铁碳合金具有不同的组织，这也正是决定它们具有 不同性能的原因。 3