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第四章 铁碳合金 (Iron-carbon Alloy) 第一节 纯铁、铁碳合金的组织结构及其性能 纯铁的同素异构转变 渗碳体对合金性能的影响： （1）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低。 （2）对强度的影响与渗碳体的形态和分布有关： 以层片状或粒状均匀分布在组织中，能提高合金的强度； 以连续网状、粗大的片状或作为基体出现时，急剧降低合金的强度、塑性韧性。 第二节 铁碳相图分析 铁碳相图中主要的点、线、区 分析 ①在1493℃(HJB水平线)发生包晶反应: LB + δH AJ ②在1148℃(ECF水平线)发生共晶反应: Lc AE + Fe3C ③在727℃(PSK水平线)发生共析反应: As FP + Fe3C 两条固溶度线 ① ES线— 碳在奥氏体中的固溶线。 两条固溶度线 ① ES线—碳在奥氏体中的固溶线。 ②PQ线—碳在铁素体中的固溶线。 ⑶ 三个三相区：HJB (L+?+A)、ECF(L+A+ Fe3C)、PSK(A+F+ Fe3C)三条水平线 二、典型铁碳合金的平衡结晶过程分析 (三)过共析钢的结晶过程 （四）共晶白口铸铁的结晶过程 （六） 过共晶白口铸铁的结晶过程 （六） 过共晶白口铸铁的结晶过程 运用杠杆定律时要切实注意： 共晶(析）型反应产物的组织特征 三、含碳量与铁碳合金机械性能的关系 ⒉ 含碳量对力学性能的影响 四、Fe—Fe3C相图 的应用 （一）在钢铁材料选用方面的应用 （二）、在铸造工艺方面的应用 （三） 在锻造工艺方面的应用 （四） 在热处理方面的应用 Fe—Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。 一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据Fe—Fe3C相同确定的。 在运用Fe-Fe3C相图时应注意以下两点： ????① Fe-Fe3C相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态, 如含有其它元素, 相图将发生变化。 ????② Fe-Fe3C相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态, 若冷却或加热速度较快时, 其组织转变就不能只用相图来分析了。 第三节 碳钢 Mn与S的化学亲合力高于S与Fe的，因而S易于与Mn化合形成MnS，MnS 熔点高（1620）并有一定的塑性，不会对钢产生有害影响。 作用为： 强化铁素体； 常以FeS形式存在。 易与Fe在晶界上形成低熔点共晶FeS(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0.045%以下。 二、碳钢的分类、编号和用途 1 普通碳素结构钢 Q + 最低屈服强度值 + 质量等级符号 + 脱氧方法符号 Q：表示“屈服强度”； 屈服强度值; 单位是MPa； 质量等级符号：为A、B、C、D、E。 由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。 普通碳素结构钢一般不进行热处理，在供应状态下直接使用。 Q195、Q215和Q235（A1、A2、A3）：塑性好 用途： ⑴ 轧制成钢板、钢筋、型材和焊接钢管等，作桥梁、建筑等构件。 ⑵ 制造普通的铆钉、螺钉、螺母、地脚螺丝、轴套、链片、销轴等 Q255和Q275（A4、C5）：强度较高、塑性和韧性好 用途： ⑴ 轧制成钢板、条钢、型钢等作结构件以及制造连杆、键和销等。 作业 默画出铁碳合金相图，标明各点的温度，成分，填写各相区的组成相与组织组成物。分析60 钢结晶过程和最终得到的组织，计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。 2.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下： 第一块：珠光体占 40%，铁素体 60%。 第二块：珠光体占 95%，二次渗碳体占 5%。 试问它们的含碳量约为多少？ 3. 分析wC = 1.0%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温组织，并计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。 4. 45钢、80钢、T12钢，自液态缓冷至室温要经过哪些转变？所得的组织有何不同？试定性地比较这四种钢的强度、硬度、塑性和韧性，并说明原因。 复习 纯铁的同素异构转变 铁碳合金中的基本相和组织 作用为： ①对钢起强化作用； ② 消除硫的有害作用。 1、Mn: ?＜0.8%时为杂质, 是有益元素。 Mn溶于F形成置换固溶体使F的强度、硬度升高 Mn溶于Fe3C形成合金渗碳体，其的强度、硬度升高 2、Si：?0.5%时为杂质，是有益元素。 Si溶于F形成置换固溶体使F的强度、