4第4章铁碳合金相图及碳素钢研究.ppt

* 铸造 焊缝组织 模锻 * 六 铁碳合金相图的应用 1）在铸造中的应用。根据相图可以知道各种成分的钢和铸铁的结晶温度，可确定合金的浇注温度，知道合金的凝固温度范围，判断流动性以及缩孔、缩松的倾向。共晶成分的合金，结晶温度较低，偏析较小，流动性好，因而铸造合金的成分常选用接近共晶成分。 2）在锻造中的应用。钢中有奥氏体组织时，塑性好，变形是抗力低，便于塑性变形，故常选择单相奥氏体区域的适当温度范围。 3）在热处理中的应用。相图反映了不同成分的合金在缓慢加热或冷却时，所发生的组织转变温度，是制订热处理工艺的依据。 【小结】 一、铁碳合金的分类 二、含碳量对钢组织和性能的影响 三、Fe- Fe3C相图的应用 * 【新课导入】纯铁是一种塑性很好的金属，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中加入一定量的碳后，就变成了现代工业的骨骼——钢铁材料了。钢铁材料是机械制造、建筑、交通运输、国防及其他各部门应用最广泛的金属材料。当今世界，钢铁产量占世界金属总产量的95％，钢铁的品种和使用量已成为衡量一个国家科学技术和经济发展水平的重要标志。对钢而言，有碳钢、合金钢之分。接下我们先来学习碳钢的知识。 * * 工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。 合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。 ※三 碳素钢（非合金钢） * 一 钢中杂质对钢性能的影响 钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱氧残留的元素。 1、Mn的影响: ?0.8%时为杂质, 是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 消除硫的有害作用。 2、Si的影响：?0.5%时为杂质，是有益元素。作用为： ① 强化铁素体； ② 增加钢液流动性。 * 3、S的影响：是有害元素。 常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上形成低熔点共晶 985℃ ，热加工时 1150～1200℃ ，由于其熔化而导致开裂，称热脆性. 钢中的硫应控制在0.05%以下. Mn可消除硫的有害作用, FeS + Mn → Fe + MnS， MnS熔点高 1600℃ 。 合金晶界的低熔点硫化物共晶 * 4、P的影响：也是有害元素。 能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。 P一般控制在0.045%以下. 钢中的MnS夹杂 比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于1938年冬发生断裂坠入河中 * 5 气体元素的影响 ① N：室温下N在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和N在常温放置过程中以FeN、Fe4N形式析出使钢变脆, 称时效脆化. 加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除时效倾向。 ② O：氧在钢中以氧化物的形式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源. 钢中TiN夹杂 钢中氧化物夹杂 * ③ H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低韧性，引起氢脆。 当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。 钢中白点 钢的氢脆断口 * 二 钢的分类与编号 1、钢的分类 1 按化学成分分 低碳钢 ?0.25%C 中碳钢 0.25～0.6%C 高碳钢 ?0.6%C 低合金钢 合金元素总量 ?5% 中合金钢 合金元素总量 5～10% 高合金钢 合金元素总量 ?10% 碳素钢 合金钢 * 钢 类 碳 素 钢 合 金 钢 P S P S 普通质量钢 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.045 优 质 钢 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 高级优质钢 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.025 特级优质钢 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.025 ≤0.015 2 按冶金质量分 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。 分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢. 根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： * （3）按用途分 工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆 调 质 钢渗 碳 钢弹 簧 钢滚动轴承钢耐 磨 钢 机器用钢 结 构 钢 刃具钢模具钢量具钢 工 具 钢 不锈钢耐热钢 特 殊 性能 钢 挤压模具 * （4）按冶炼方法分 转炉炼钢 平炉炼钢 平炉钢转炉钢电炉钢 按 炉 别 分 沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应发 镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材低。 半镇静钢：介于前两者之间 生沸腾。这种钢成材率高，但不致密 按脱氧程度分 特殊镇静钢 * （5）按金相组织分 珠光体钢贝氏体钢马氏体钢铁素体钢奥氏体钢莱氏体钢 按正火组织分 亚共析钢共析钢 过共析钢 按退火组织分 电弧炉炼钢 *