页数：54页文件大小：2.09 MB来源： 金属材料及热处理ppt课件
本课件为《金属材料及热处理》的铁碳合金部分，以铁碳相图为核心工具，依次讲解纯铁的同素异构转变与铁碳相图分析、典型铁碳合金的平衡结晶过程与室温组织。配合图示说明典型铁碳合金结晶过程、组织组成物计算与碳钢分类牌号。
铁碳合金
第四章铁碳合金本节重点： 掌握不同碳含量铁碳合金的组织结构特点及性能； 熟练掌握铁碳相图并会运用相律分析相图； 熟练运用杠杆定律计算相含量和组织含量。
纯铁的同素异构现象
第一节纯铁、铁碳合金的组织结构及其性能铁的同素异构现象1394℃912℃δ-Fe γ-Fe α-Fe纯铁的冷却曲线
铁的同素异构转变示意图
本页以图示为主，正文要点详见本页配图。
铁碳合金相图及相应区域的组织
Fe-Fe3C相图
第二节铁碳合金相图分析
1组元和相（1）组元：铁－石墨相图：Fe , C；铁－渗碳体相图：Fe，Fe3C。
铁碳合金相图
相图分析点
表4-3）：14个。
铁
铁碳合金相图
2相图分析点：14个。
相图分析线
两条磁性转变线；三条等温转变线：HJB（包晶转变）：ECF（共晶转变）：PSK（共析转变）：其余三条线：GS(A3)；ES(Acm )；PQ铁
相图分析区
5个单相区；7个两相区；3个三相区。
铁
合金分类工业纯铁
合金分类铁
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钢和白口铸铁结晶过程分析平衡结晶
二、钢和白口铸铁结晶过程分析平衡结晶过程及其组织（1）典型合金（7种）的平衡结晶过程、组织变化、室温组织及其相对量计算。
工业纯铁结晶过程室温组织
1）工业纯铁结晶过程室温组织：+Fe3CⅢ铁
工业纯铁结晶过程铁碳合金相图室温
1）工业纯铁结晶过程铁碳合金相图室温组织：+Fe3CⅢ
共析钢结晶过程P
2）共析钢结晶过程P（+Fe3C）室温组织：P（+Fe3C）铁
. 3/E铁碳合金相图
2）共析钢结晶过程P（+Fe3C）室温组织：P（+Fe3C）
亚共析钢结晶过程室温组织
3）亚共析钢结晶过程室温组织：+P铁
铁碳合金相图
3）亚共析钢结晶过程（室温组织：+P）
过共析钢结晶过程室温组织
4）过共析钢结晶过程室温组织：P+Fe3CⅡ铁
过共析钢结晶过程（室温组织
4）过共析钢结晶过程（室温组织：P+Fe3CⅡ）铁
共晶白口铁结晶过程
5）共晶白口铁结晶过程Ld（+ Fe3C）Ld`（P+Fe3C）（Ld-Ld`转变）铁
铁碳合金相图
5）共晶白口铁结晶过程Ld（+ Fe3C）Ld`（P+Fe3C）（Ld-Ld`转变）
铁碳合金相图
6）亚共晶白口铁结晶过程室温组织：P+Fe3CⅡ+ Ld`
铁碳合金相图
6）亚共晶白口铁结晶过程室温组织：P+Fe3CⅡ+ Ld`
过共晶白口铁结晶过程室温组织
7）过共晶白口铁结晶过程室温组织：Fe3CⅠ+ Ld`铁
组织组成物计算
三、组织组成物计算
铁碳合金性能与含碳量的关系
取决于铁素体与渗碳体的相对含量和分布特征随C%提高,硬度直线升高；强度先升后降；塑韧性下降。
四、含碳量与铁碳合金机械性能的关系
适合锻造
C%：<2.11；适合铸造：C%：2.11～4.3，流动性好。
适合冷塑变：C%：<0.25，变形阻力小。
适合热处理：C%：0.0218-2.11，有固态相变。
五、Fe-Fe3C相图的应用
由铁碳相图判断力学性能
根据Fe-Fe3C相图判断铁碳合金的力学性能:图铁碳合金室温平衡组织与碳质量分数wC的关系（1）作为选用钢铁材料的依据:
制定铸、锻和热处理等热加工工艺
2）制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据:图Fe-Fe3C相图与铸、锻等工艺的关系
在热处理工艺上的应用 Fe-Fe
3C相图与热处理温度的关系
第三节碳钢
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碳钢冶炼简便
加工容易，价格便宜，而且在一般情况下能满足使用性能的要求，碳钢被广泛使用在工农业生产中，是应用最多的工程金属材料。
钢中常存杂质元素的影响 主要元素
一、钢中常存杂质元素的影响 主要元素：铁、碳 常存杂质：实际使用的碳钢，含有少量Mn、Si、S、P等非特意加入的杂质元素。
它们对钢材性能和质量影响很大，必须严格控制在牌号规定的范围之内。
Si的作用来源炼钢时加入的脱氧剂
1、Si的作用来源炼钢时加入的脱氧剂。
能消除FeO夹杂对钢的不良影响，少量能溶入F中起固溶强化作用，提高钢的强度、硬度及弹性。
过多会造成塑性下降，冲击性能变差。
有益元素
Mn的作用来源炼钢时加入的脱氧剂
2、Mn的作用来源炼钢时加入的脱氧剂。
能与S化合形成MnS，减轻S的有害影响；少量能溶入F中起固溶强化作用。
过多会造成塑性下降。
有益元素
S的作用来源炼钢原料和燃料
3、S的作用来源炼钢原料和燃料。
在钢中形成FeS , FeS与Fe形成低熔点（985℃）共晶体分布在晶界上，使得对钢进行热加工时容易脆化开裂，这种现象称为热脆。
有害元素
P的作用来源炼钢原料和燃料
4、P的作用来源炼钢原料和燃料。
引起钢的塑性和韧性急剧下降，尤其在低温时脆性更大，这种现象称为冷脆。
有害元素少量能溶入F中，使强度、硬度显著提高。
杂质元素总结
元素有益与有害是相对的：硅、锰虽有益，但也不是多多益善；硫、磷虽有害，应该严格控制含量。
碳钢的分类
二、碳钢的分类
碳钢的牌号及用途
三、碳钢的牌号及用途
普通碳素结构钢
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碳素结构钢的牌号
牌号：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值（单位是MPa）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法（F、Z、b、TZ）四部分组成。
例：Q235-A•F
碳素结构钢的用途
用途：一般工程用热轧钢板、型钢等，可用于桥梁、建筑物的构件，也可用作普通螺钉、铆钉等。
此类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。
但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。
优质碳素结构钢 S
P含量低于碳素结构钢，为0.04%以下。
质量级别较高，一般在热处理后使用。
优质碳素结构钢的牌号
牌号：用平均碳含量的万分数来表示。
例如“20”，表示含碳量为0.20%的优质碳素结构钢。
若钢中含锰量较高，则在钢号后加符号“Mn”，如15Mn等。
用途：主要用于制造各种机器零件。
08F塑性好
碳素工具钢
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碳素工具钢的牌号
铸钢
4铸钢
成分特点
以碳为主要合金元素并含有少量其它元素.性能特点：较高的强度、塑性和韧性，成本较低.常用牌号：ZG200-400 ZG200-400ZG270-500 ZG310-570牌号解释：ZG200-400表示屈服强度不小于200MPa,抗拉强度不小于400MPa的铸造碳钢.
铸钢的用途
用途铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。
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