单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,汽车应用材料 第五章,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章,铁碳合金及碳钢,第3章,第,3,章 铁碳合金及碳钢,第一节 铁碳合金的组织,第二节 铁碳合金相图,第三节 铁碳合金的分类,第四节 典型铁碳合金的结晶过程,第五节 碳素钢,第3章 铁碳合金及碳钢 第一节 铁,第一节 铁碳合金的组织,-,铁素体,碳溶解在,-Fe,中形成的间隙固溶体称为,铁素体,用符号,或,F,表示。,铁素体的胞晶 铁素体的显微组织,强度和硬度低，而塑性和韧性好。,第一节 铁碳合金的组织-铁素体碳溶解在-Fe中形成的间隙,第一节 铁碳合金的组织,-,奥氏体,碳溶解在,-Fe,中形成的,间隙固溶体,称为,奥氏体,，,用符号,或,A,表示。,奥氏体强度、硬度较低，塑性、韧性较高，适于锻压成形。,第一节 铁碳合金的组织-奥氏体碳溶解在-Fe中形成的间隙,第一节 铁碳合金的组织,-,渗碳体,渗碳体是碳质量分数为,6.69%,的铁与碳的,金属化合物（,Fe3C,）,。,Fe3C,硬度很高而塑性和韧性,几乎为零，脆性很大。,渗碳体的晶胞示意图,第一节 铁碳合金的组织-渗碳体渗碳体是碳质量分数为6.69,第一节 铁碳合金的组织,-,珠光体,珠光体,是铁素体和渗碳体的,混合物,，用符号,P,表示。,珠光体,的强度较高、硬度适中，具备一定的塑性。,珠光体显微组织图,第一节 铁碳合金的组织-珠光体珠光体是铁素体和渗碳体的混合,第一节 铁碳合金的组织,-,莱氏体,莱氏体,是碳质量分数为,4.3%,的奥氏体和渗碳体,组成的两相,机械混合物,，用符号,“,Ld”,表示。,莱氏体的力学性能硬,度很高，塑性、韧性,很低。,莱氏体显微组织,第一节 铁碳合金的组织-莱氏体莱氏体是碳质量分数为4.3%,第二节 铁碳合金相图,铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或缓慢加,热的条件下，不同成分的铁碳合金的状态,或组织随温度变化的图形，是研究铁碳合,金的重要工具。,第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在缓慢冷却或缓慢加,Fe,Fe,3,C,S,Q,P,K,G,F,E,D,C,A,A+,Fe,3,C,A+F,L+A,A,L,L+,Fe,3,C,F+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,A+,Fe,3,C,+Ld,Ld,Ld,+,Fe,3,C,Ld,+,Fe,3,C,Ld,P+,Fe,3,C,+Ld,P+,Fe,3,C,P+F,P,F,+,Fe,3,C,C%,温度,一、简化后的铁碳合金相图,FeFe3CSQPKGFEDCAA+Fe3CA+FL+AA,二、,Fe,Fe3C,相图中主要点的意义,A,点：,纯铁的熔点，,1538,。,D,点：,渗碳体的熔点，,1227,。,G,点：,铁的同素异构转变点,。,E,点：,碳在,-Fe,中最大溶解度点。,P,点：,碳在,-Fe,中最大溶解度点。,二、FeFe3C相图中主要点的意义A点：纯铁的熔点，1,Q,点：,室温下碳在,-Fe,中的溶解度,C,点：,共晶点，共晶转变：,S,点：,共析点，共析转变：,二、,Fe,Fe3C,相图中主要点的意义,Q点：室温下碳在-Fe中的溶解度 C点：共晶点，,三、,Fe-Fe3C,相图中主要线的意义,ACD,线：,ACD,线是液相线。,AECF,线：,AECF,线是固相线。,GS,线：,也叫,A3,线，冷却时从奥氏体中析出,铁素体的开始线。,三、Fe-Fe3C相图中主要线的意义ACD线：ACD线是液相,ES,线：,ES,线是碳在奥氏体中的溶解度曲线,PQ,线：,PQ,线是碳在铁素体中的溶解度曲线,ECF,线：,ECF,线是共晶线,PSK,线：,PSK,线是共析线,三、,Fe-Fe3C,相图中主要线的意义,ES线：ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线 PQ线：PQ线是碳,四、,Fe-Fe3C,相图中的相区,Fe-Fe3C,相图中的四个单相区：,ACD,线以上是液相区；,AESG,为奥氏体区（,或,A,）；,GPQG,为铁素体区（,或,F,）；,DFKL,为渗碳体区（,Fe3C,）。,四、Fe-Fe3C相图中的相区Fe-Fe3C相图中的四个单相,Fe-Fe3C,相图中的五个两相区,L+A,两相区；,L+Fe3C,两相区；,A+Fe3C,两相区；,A+F,两相区及,F+Fe3C,两相区。,四、,Fe-Fe3C,相图中的相区,Fe-Fe3C相图中的五个两相区四、Fe-Fe3C相图中的相,第三节 铁碳合金的分类,工业纯铁（,Wc,0.0218%,）,钢（,Wc=0.0218%,2.11%,）,亚共析钢,（,Wc=0.0218%,0.77%,）,室温平衡组织为铁素体加珠光体。,共析钢,（,Wc=0.77%,）,室温平衡组织为珠光体。,过共析钢,（,Wc=0.77%,2.11%,）,室温平衡组织为珠光体加二次渗碳体。,第三节 铁碳合金的分类工业纯铁（Wc0.0218%）钢,16,铸铁（,Wc=2.11%,6.69%,）,亚共晶白口铸铁,（,Wc=2.11%,4.3%,）,室温平衡组织为珠光体加二次渗碳体加低温莱氏体。,共晶白口铸铁,（,Wc=4.3%,）,室温平衡组织为低温莱氏体。,过共晶白口铸铁,（,Wc=4.3%,6.69%,）,室温平衡组织为一次渗碳体加低温莱氏体。,第三节 铁碳合金的分类,铸铁（Wc=2.11%6.69%）亚共晶白口铸铁（Wc=2,亚共析钢,共析钢,过共析钢,共晶白口铁,过共晶白口铁,亚共晶白口铁,工业纯铁,第四节 典型铁碳合金的结晶过程,亚共析钢共析钢过共析钢共晶白口铁过共晶白口铁亚共晶白口铁工业,一、共析钢的结晶过程,共析钢显微组织图,一、共析钢的结晶过程共析钢显微组织图,+Fe,3,C,G,S,P,A,B,J,H,二、亚共析钢的结晶过程,亚共析钢的显微组织图,+Fe3CGSPABJH二、亚共析钢的结晶过程亚共析钢的,三、过共析钢的结晶过程,过共析钢的显微组织图,三、过共析钢的结晶过程过共析钢的显微组织图,四、共晶白口铸铁的结晶过程,Fe,3,C,四、共晶白口铸铁的结晶过程Fe3C,五、亚共晶白口铸铁的结晶过程,五、亚共晶白口铸铁的结晶过程,六、过共晶白口铸铁的结晶过程,D,F,K,3,Fe,3,C,1,2,4,六、过共晶白口铸铁的结晶过程DFK3Fe3C124,七、含碳量与铁碳合金组织及性能的关系,钢,铁素体,亚共析钢,过共析钢,亚共晶白口铸铁,过共晶白口铸铁,共晶白口铸铁,共析钢,白 口 铸 铁,二次渗碳体,工,业,纯,铁,珠光体,莱氏体,一次渗碳体,Fe,3,C,钢 铁,分 类,组织组,成物相,对量,%,相组成,物相对,量,%,含碳量,%,0,0.0218,0.77,2.11,4.3,6.69,100,100,0,0,三次渗碳体,铁碳合金碳质量分数与组织的关系,七、含碳量与铁碳合金组织及性能的关系钢铁素体亚共析钢过共析,碳质量分数对力学性能的影响,碳质量分数对力学性能的影响,26,在选材方面的应用,在铸造方面的应用,在可锻性方面的应用,在焊接方面的应用,铁碳合金相图的应用,在选材方面的应用 在铸造方面的应用 在可锻性方面的应用 在焊,第五节 碳素钢,碳质量分数大于,0.0218%,小于,2.11%,，,且不含有特意加入合金元素的铁碳合,金，称为,碳素钢,简称,碳钢,。,第五节 碳素钢碳质量分数大于0.0218%小于2.11%，,一、钢中杂质元素对钢性能的影响,硅,(Si):,有益元素，一般控制在,0.17%,0.37%,。,锰,(Mn):,有益元素，一般控制在,0.25%,0.80%,。,硫（,S,）,:,有害元素，引起热脆，一般钢中的硫质量分数不得超过,0.05%,。,磷（,P,）,:,有害元素，引起冷脆，一般钢中的磷质量分数不得超过,0.04%,。,一、钢中杂质元素对钢性能的影响硅(Si):有益元素，一般控制,二、碳素钢的分类,按碳质量分数分类：,低碳钢,Wc0.25%,。,中碳钢,Wc,为,0.25%,0.60%,。,高碳钢,Wc0.60%,。,二、碳素钢的分类按碳质量分数分类：低碳钢 Wc0.25%,按质量分类：,普通碳素钢,WS 0.055%,WP 0.045%,。,优质碳素钢,WS 0.045%,WP 0.040%,。,高级优质碳素钢,WS 0.030%,WP 0.035%,。,特级优质碳素钢,WS 0.025%,WP 0.030%,。,二、碳素钢的分类,按质量分类：普通碳素钢 WS 0.055%,WP,按用途分类：,碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程构件，,碳质量分数一般小于,0.70%,。,碳素工具钢：用于制造各种刀具、模具及量具等，,碳质量分数一般大于,0.70%,。,二、碳素钢的分类,按用途分类：碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程构件，二,按冶炼时脱氧程度分类：,沸腾钢 脱氧程度不完全的钢。,镇静钢 脱氧程度完全的钢。,半镇静钢 脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢。,二、碳素钢的分类,按冶炼时脱氧程度分类：沸腾钢 脱氧程度不完全的钢。二、碳,三、碳素钢的牌号及应用,普通碳素结构钢：,碳素结构钢的牌号顺序如图所示：,例如：,Q235-AF,三、碳素钢的牌号及应用普通碳素结构钢：碳素结构钢的牌号顺,优质碳素结构钢：,优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。,这两位数字表示平均碳质量分数的万分之几。,如,45,号钢表示钢中平均碳质量分数为,0.45%,。,三、碳素钢的牌号及应用,优质碳素结构钢：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。如45,碳素工具钢,：,碳素工具钢是以汉字“碳”字拼音的首位字母“,T”,为符号，后面的数字表示钢中碳质量分数的千分之,几。,如,T13A,表示平均碳质量分数为,1.3%,的高级优质碳,素工具钢。,三、碳素钢的牌号及应用,碳素工具钢：碳素工具钢是以汉字“碳”字拼音的首位字母“T”,铸钢：,牌号组成是由汉字“铸钢”两字拼音的首位字,母“,ZG”,为符号，再连接二组数字，第一组数,字代表屈服点，第二组数字代表抗拉强度。,如,ZG310-570,表示屈服点不小于,310MPa,，,抗拉强度不小于,570MPa,的铸造碳钢。,三、碳钢的牌号及应用,铸钢：牌号组成是由汉字“铸钢”两字拼音的首位字如ZG310,作业,书后习题,作业 书后习题,谢谢大家！,谢谢大家！,