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);
(2)1392至至熔熔点点是是体体心心立立方方的的-Fe;
对对工工程程上上应应用用的的铁铁碳碳合合金金的的组组织织和和性性能能没没有有什什么么影影响响,故故不不作作为为铁铁碳碳合合金的基本相。
金的基本相。
(3)奥奥氏氏体体(简简称称或或A):
奥奥氏氏体体是是727以以上上的的平平衡衡相相;
也也称称高高温温相相.碳碳溶溶于于面面心心立立方方-Fe的的间间隙隙固固溶溶体体,在在1148时时碳碳原原子子在在其其中中的的最最大大固固溶溶度度为为2.11C,随随着着温温度度降降低低,碳碳在在Fe中中的的固固溶溶度度下下降降,在在727时时是是0.77。
奥氏体硬度低、塑性高;
。
(4)铁素体(铁素体(或或F):
碳溶于体心立方):
碳溶于体心立方-Fe的间隙固溶的间隙固溶体。
纯铁素体的碳含量低体。
纯铁素体的碳含量低(最大为最大为0.02),而在室温时固,而在室温时固溶度几乎为零溶度几乎为零.所以强度和硬度不高,但塑性和韧性比所以强度和硬度不高,但塑性和韧性比较好。
铁素体是较好。
铁素体是9l2以下的平衡相,也称作常温相。
以下的平衡相,也称作常温相。
(5)渗碳体渗碳体C:
钢中的:
钢中的Fe3C相,渗碳体是铁与碳原子相,渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有金属性质的复杂间隙化合物。
它的晶结合形成的具有金属性质的复杂间隙化合物。
它的晶体结构复杂属于复杂八面体结构,属于正交系,分子体结构复杂属于复杂八面体结构,属于正交系,分子式为式为Fe3C,含碳量,含碳量6.69,它硬度很高,塑性极差,它硬度很高,塑性极差,是钢中主要强化相。
是钢中主要强化相。
从液相析出的从液相析出的Fe3C称为一次渗碳体称为一次渗碳体C1;
从奥氏;
从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体体中析出的渗碳体称为二次渗碳体C2;
从铁素体中析;
从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体出的渗碳体称为三次渗碳体简称简称C3。
1.特性点特性点纯铁的熔点纯铁的熔点“A”为为1538;
一次渗碳体的熔点一次渗碳体的熔点“D”为为1227,含,含6.69%C;
铸铁共晶点铸铁共晶点“C”为为1148,含碳量,含碳量4.3%;
“E”点(点(11481148)是碳在奥氏体中的最大溶度为)是碳在奥氏体中的最大溶度为2.11%C,也是钢与铁的分界线,低于,也是钢与铁的分界线,低于2.11%C者为钢,高者为钢,高者为铸铁;
者为铸铁;
“P”点是碳在铁素体中的最大溶解度,含量为点是碳在铁素体中的最大溶解度,含量为0.021C;
“S”为共析点,参数为为共析点,参数为727,0.77%C。
“Q”为为碳在室温下铁素体中的最大溶解度碳在室温下铁素体中的最大溶解度“GG”为为FeFe和和FeFe的转变点(的转变点(91291200C)C)2.2.特性线特性线1.ABCD线为液相线;
线为液相线;
2.AHJECF线为固相线;
线为固相线;
3.ES线线是是碳碳在在奥奥氏氏体体中中的的溶溶解解度度线线,当当碳碳含含量量超超过过此此线线时时,多多余余的的碳碳以以渗渗碳碳体体形形式式从从奥奥氏氏体体中中析析出出,二二次次渗渗碳体;
碳体;
4.GS线线是是冷冷却却时时,奥奥氏氏体体转转变变为为铁铁素素体体的的开开始始线线(A3),同同时时也也是是加加热热时时(AC3A3)铁铁素素体体转转变变为为奥奥氏氏体体的的终终了线;
了线;
5.GP线是冷却时,奥氏体转变为铁素体的终止线线是冷却时,奥氏体转变为铁素体的终止线6.PQ线线是是碳碳在在铁铁素素体体中中溶溶解解度度线线,当当超超过过此此线线时时,Fe3C从铁素体中析出;
从铁素体中析出;
7.水平线水平线HJB线是包晶线,线是包晶线,LLBB+HHJJ8.8.水平线水平线ECF线是共晶线线是共晶线:
(形成莱:
(形成莱奥氏体)奥氏体)LcE+Fe3C9.水平线水平线PSK线是共析线线是共析线。
SP+Fe3C共析混合物(共析混合物(P+Fe3C)统称为珠光体)统称为珠光体3.典型合金结晶过程及室温组织典型合金结晶过程及室温组织钢和铸铁钢和铸铁按照组织的不同,习惯将钢和铸铁分为共析钢、亚共析钢、过共按照组织的不同,习惯将钢和铸铁分为共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁等六种典析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁等六种典型合金。
型合金。
(一一)共析钢共析钢称为共析钢,其含碳量为称为共析钢,其含碳量为0.77。
当温度在。
当温度在l点以上时,合金为液相;
点以上时,合金为液相;
温度降至温度降至1点时,开始从液相中析出奥氏体,温度降至点时,开始从液相中析出奥氏体,温度降至l一一2点之间时,点之间时,从浓相中继续析出奥氏体。
它的特点是液相不断减少,固相奥氏体从浓相中继续析出奥氏体。
它的特点是液相不断减少,固相奥氏体不断增加,当温度降至不断增加,当温度降至2点时,合金全部结晶成奥氏体,温度降至点时,合金全部结晶成奥氏体,温度降至23点之间时,合金为单相奥氏体,奥氏体组织不变。
温度降至点之间时,合金为单相奥氏体,奥氏体组织不变。
温度降至3点,点,即共析点即共析点3时,含碳量时,含碳量0.77的奥氏体在的奥氏体在727温度下发生共析反应。
温度下发生共析反应。
从奥氏体中同时析出含碳量为从奥氏体中同时析出含碳量为0.02的铁素体的铁素体F和渗碳体和渗碳体Fe3C的共析的共析组织,即珠光体组织,即珠光体P。
共析钢组织转变示意图共析钢组织转变示意图杠杠定律杠杠定律设设Cx成分的合金总质量成分的合金总质量量为量为1,t时液相时液相L的质量的质量为为wl,固相,固相的质量为的质量为w,则:
,则:
wl1一一w即:
即:
WlW1WlClWC=1CxWLW(二二)亚共析钢亚共析钢含碳量低于含碳量低于0.77的钢均称为亚共析钢。
的钢均称为亚共析钢。
亚共析钢组织转变示意图亚共析钢组织转变示意图(三)过共析钢(三)过共析钢含碳量在含碳量在0.772.11均统称为过共析钢。
均统称为过共析钢。
过共析钢组织转变示意图过共析钢组织转变示意图(四)共晶白口铁(四)共晶白口铁含碳量大于含碳量大于2.11的含碳合金,称为铸铁或生铁。
按的含碳合金,称为铸铁或生铁。
按照铁碳相图结晶规律得到平衡组织的铸铁,称为白口铁,照铁碳相图结晶规律得到平衡组织的铸铁,称为白口铁,因其断口为亮白色而得名。
因其断口为亮白色而得名。
合金合金称为共晶白口铁,含碳量为称为共晶白口铁,含碳量为4.3,莱氏体莱氏体.共晶白口铁组织转变示意图共晶白口铁组织转变示意图(五)亚共晶白口铁(五)亚共晶白口铁(六)过共晶白口铁(六)过共晶白口铁4、含碳量对铁碳合金组织和机械性能的影响、含碳量对铁碳合金组织和机械性能的影响含碳量小于含碳量小于0.02的铁碳合金称为工业纯铁,它的铁碳合金称为工业纯铁,它的机械性能与铁素体基本相同,有良好的塑性和韧性,的机械性能与铁素体基本相同,有良好的塑性和韧性,较低的强度与硬度。
较低的强度与硬度。
当含碳量为当含碳量为0.77时,组织为珠光体;
在亚共析时,组织为珠光体;
在亚共析钢中,组织铁素体珠光体;
而在过共析钢中,组织则钢中,组织铁素体珠光体;
而在过共析钢中,组织则为珠光体渗碳体。
为珠光体渗碳体。
含碳量增加后,碳钢含碳量增加后,碳钢的强度和硬度升高,而塑的强度和硬度升高,而塑性和韧性则下降。
性和韧性则下降。
当含碳量超过了当含碳量超过了0.9后,由于游离状态的二后,由于游离状态的二次渗碳体自晶界析出,这次渗碳体自晶界析出,这些硬而脆的网状渗碳体,些硬而脆的网状渗碳体,降低了晶界之间的结合力,降低了晶界之间的结合力,反而使碳钢的强度逐渐下反而使碳钢的强度逐渐下降。
降。
当含碳量大于当含碳量大于1.4后,后,在工程上已很少应用。
在工程上已很少应用。
3.2铁铁Fe3C平衡图的应用平衡图的应用1.合理选材合理选材压力容器、锅炉钢选碳含量小于压力容器、锅炉钢选碳含量小于0.25的塑性、韧的塑性、韧性好的碳钢;
性好的碳钢;
重要的地脚螺栓、轴、齿轮等需要强度、韧性都较重要的地脚螺栓、轴、齿轮等需要强度、韧性都较好的碳含量好的碳含量0.30.5的钢;
的钢;
类弹簧需要含碳类弹簧需要含碳0.50.75的钢;
而工具、模具、的钢;
而工具、模具、轴承类则需要轴承类则需要0.81.3的钢的钢2.在热处理方面的应用在热处理方面的应用热处理的淬火、常化和退火等工艺选择主要由铁碳相图热处理的淬火、常化和退火等工艺选择主要由铁碳相图确定。
确定。
2.在铸造、锻压轧制方面的应用在铸造、锻压轧制方面的应用3.碳钢在平衡状态下的组织转变过程碳钢在平衡状态下的组织转变过程F(铁素体铁素体)珠光体含量珠光体含量P100%74%264.铁碳合金的成分铁碳合金的成分组织组织性能的关系性能的关系碳碳钢钢工程上使用的碳钢一般是指含碳量不超过工程上使用的碳钢一般是指含碳量不超过1.4,且含,且含有锰、硅、疏、磷等杂质的铁碳合金。
有锰、硅、疏、磷等杂质的铁碳合金。
碳钢的分类、编号和用途碳钢的分类、编号和用途1.分类:
分类:
按碳含量分:
a)低碳钢:
含碳量低碳钢:
含碳量0.25;
b)中碳钢:
含碳量在中碳钢:
含碳量在0.250.6之间;
之间;
c)高碳钢:
含碳量大于高碳钢:
含碳量大于0.6;
按钢的质量分为:
a)碳素结构钢:
用于制造工程构件碳素结构钢:
用于制造工程构件(铁塔、锅炉支架、铁塔、锅炉支架、厂房钢结构、起重设备和工程机械结构水冷壁管、厂房钢结构、起重设备和工程机械结构水冷壁管、风管、输粉管道风管、输粉管道)及机械零件(轴、齿轮、螺栓、螺及机械零件(轴、齿轮、螺栓、螺母等母等)。
一般为低、中碳钢。
b)碳素工具钢;
用于制造各种工具、刀具、摸具、轴碳素工具钢;
用于制造各种工具、刀具、摸具、轴承等。
一般属于高碳钢。
承等。
2)碳钢的编号及用途碳钢的编号及用途碳素结构钢:
碳素结构钢:
甲类钢甲类钢(A类钢):
这类钢按机械性能供应,不保证化类钢):
这类钢按机械性能供应,不保证化学成分。
编号方法分为学成分。
编号方法分为7级;
甲级;
甲1、甲、甲2、甲、甲3、甲甲7(或或A1、A2、A3A7);
钢号数字越大,强度越高,;
钢号数字越大,强度越高,塑性越低。
塑性越低。
甲类钢常用作普通螺栓、螺母、钢板、钢管等。
乙类钢乙类钢(B类钢类钢);
这类钢按化学成分供应、不保证机械;
这类钢按化学成分供应、不保证机械性能。
编号方法分为性能。
乙级;
乙1、乙、乙2、乙、乙3乙乙7,(或或B1、B2、B3、B7)。
编号数字越大,碳含量。
编号
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