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1、第三章第三章 铁碳合金铁碳合金123 3第一节第一节 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图第三节第三节 碳素钢碳素钢返回n铁碳合金铁碳合金碳钢碳钢和和铸铁铸铁，是工业应用最广的合金。，是工业应用最广的合金。n含碳量为含碳量为0.0218% 2.11%的称的称钢钢n含碳量为含碳量为 2.11% 6.69%的称的称铸铁铸铁。n含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，合金太脆，）时，合金太脆，已无实用价值。已无实用价值。第一节第一节 铁碳台金的基本组织铁碳台金的基本组织 铁碳合金中的铁和碳在液态时可以互相溶铁碳合金中的铁和碳在液态时可以互相溶解，
2、在固态时碳能溶解于铁的晶格中，形成解，在固态时碳能溶解于铁的晶格中，形成均匀的固相，称为均匀的固相，称为间隙固溶体间隙固溶体。 当含碳量超过铁的溶解度时，多余的碳当含碳量超过铁的溶解度时，多余的碳和铁会形成和铁会形成金属化合物金属化合物Fe 3 C。 这些固溶体和化合物在一定条件下还可这些固溶体和化合物在一定条件下还可以形成以形成混合物混合物。下一页返回1.铁素体（用符号铁素体（用符号F表示）表示）碳溶解在碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。中形成的间隙固溶体称为铁素体。特点：它仍保持特点：它仍保持-Fe 的体心立方晶格，其原子排列的体心立方晶格，其原子排列如图如图3-1所示所示。 在
3、显微镜下观察铁素体为均匀明亮的多边形晶粒，其显微组织在显微镜下观察铁素体为均匀明亮的多边形晶粒，其显微组织如图如图3 -2所示所示。图图3-1铁素体原子排列示意图铁素体原子排列示意图图图3-2铁素体的显微组织铁素体的显微组织铁碳合金中的基本组织。铁碳合金中的基本组织。第一节第一节 铁碳台金的基本组织铁碳台金的基本组织第一节第一节 铁碳台金的基本组织铁碳台金的基本组织2.奥氏体（奥氏体（用符号用符号A表示表示）碳溶解在碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。中形成的间隙固溶体称为奥氏体。特点：由于特点：由于-Fe是面心立方晶格，晶格的间隙较大，故奥氏体的溶碳能是面心立方晶格，晶格的间隙较大，
4、故奥氏体的溶碳能力比铁素体强。奥氏体原子排列力比铁素体强。奥氏体原子排列如图如图3 -3所示所示。 奥氏体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温奥氏体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性，是绝大多数钢在高温进行锻造和轧制时所要求的组织。奥氏体是一种高温组织，冷却至一定进行锻造和轧制时所要求的组织。奥氏体是一种高温组织，冷却至一定温度时将发生组织转变温度时将发生组织转变;奥氏体没有磁性。其显微组织奥氏体没有磁性。其显微组织如图如图3-4所示所示。上一页 下一页返回图图3-4奥氏体的显微组织奥氏体的显微组织图图3-3奥氏体原子排列示意图奥氏体原子排列示意图第一节第一节 铁碳台金的基本
5、组织铁碳台金的基本组织3.渗碳体渗碳体（常用分子式（常用分子式Fe 3 C表示）表示）渗碳体渗碳体是铁和碳相互作用而形成的一种具有复杂斜是铁和碳相互作用而形成的一种具有复杂斜方晶体结构的方晶体结构的金属化合物金属化合物。特点：特点：1、渗碳体是碳钢中的主要强化相，它以多种、渗碳体是碳钢中的主要强化相，它以多种晶粒形态存在于钢中。晶粒形态存在于钢中。 2、渗碳体晶粒的形状、大小、数量和分布情、渗碳体晶粒的形状、大小、数量和分布情况对钢的力学性能影响很大。况对钢的力学性能影响很大。上一页 下一页返回4.珠光体（用符号珠光体（用符号P表示）表示）珠光体珠光体是铁素体和渗碳体的混合物。是铁素体和渗碳体
6、的混合物。特点：特点：1、在缓慢冷却条件下，珠光体的含碳量为、在缓慢冷却条件下，珠光体的含碳量为0. 77%； 2、组织形态为渗碳体与铁素体呈片层相间、交替排列、组织形态为渗碳体与铁素体呈片层相间、交替排列的混合物，的混合物，如图如图3-5所示所示； 3、其力学性能取决于铁素体和渗碳体的性能，大体上、其力学性能取决于铁素体和渗碳体的性能，大体上是两者性能的平均值。是两者性能的平均值。图图3-5珠光体组织珠光体组织第一节第一节 铁碳台金的基本组织铁碳台金的基本组织高温莱氏体（高温莱氏体（用符号用符号Ld来表示来表示）：）：高温时，是奥氏体和渗碳体的高温时，是奥氏体和渗碳体的混合物。混合物。低温莱
7、氏体（低温莱氏体（用符号用符号Ld来表示来表示）：由于奥氏体在由于奥氏体在727时还将转时还将转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成的混合物。变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成的混合物。其显微组织其显微组织如图如图3-6所示所示。莱氏体的力学性能和渗碳体相似，硬度。莱氏体的力学性能和渗碳体相似，硬度( 700 HB W)很高，塑性很差。很高，塑性很差。上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，称为铁上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，称为铁碳合金的基本相碳合金的基本相;珠光体、莱氏体则是由基本相混合组成的多相组织。珠光体、莱氏
8、体则是由基本相混合组成的多相组织。上一页返回5.莱氏体莱氏体莱氏体分莱氏体分高温莱氏体高温莱氏体和和低温莱氏体低温莱氏体。总结：总结： 上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是渗碳体都是单相组织单相组织，称为，称为铁碳合金的基本铁碳合金的基本相相; 珠光体、莱氏体则是由基本相珠光体、莱氏体则是由基本相混合组成混合组成的多相组织的多相组织。第一节第一节 铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在平衡是表示在平衡(缓慢冷却或缓慢加热缓慢冷却或缓慢加热)条件下，不同成分的铁碳合金的组织或状态随温
9、度条件下，不同成分的铁碳合金的组织或状态随温度变化的图形。变化的图形。功能作用：功能作用：1、它是研究铁碳合金成分、组织和性能、它是研究铁碳合金成分、组织和性能变化规律的基本工具；变化规律的基本工具； 2、是合理选用钢铁材料、制定热加工工艺、是合理选用钢铁材料、制定热加工工艺(热热处理、锻造、铸造处理、锻造、铸造)的依据。的依据。下一页返回相图的处理相图的处理1、只研究含碳量小于、只研究含碳量小于6. 69%的铁碳合金。的铁碳合金。 在生产中，由于碳的质量在生产中，由于碳的质量分数超过分数超过6. 69%的铁碳合金的铁碳合金脆性很大，没有实用价值。脆性很大，没有实用价值。2、左上角很小部分以及
10、左、左上角很小部分以及左下角左边部分予以省略。下角左边部分予以省略。 为便于研究分析，对常温为便于研究分析，对常温组织和性能影响很小且实用组织和性能影响很小且实用意义不大。意义不大。第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图一、铁碳合金相图的组成一、铁碳合金相图的组成图图3-7经简化后的经简化后的Fe-Fe3C合金相图合金相图相图分析相图分析第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图纵坐标表示温度，横坐标表纵坐标表示温度，横坐标表示含碳量的质量百分数；示含碳量的质量百分数；左端原点表示纯铁左端原点表示纯铁(即含碳量即含碳量为为0%)，右端点为，右端点为Fe-Fe3 C(含碳量为含碳量为6. 690/。
11、横坐标上，任意一个固定成横坐标上，任意一个固定成分均代表一种铁碳合金；分均代表一种铁碳合金；图中的线是由各铁碳合金的图中的线是由各铁碳合金的临界点临界点(金属结构发生转变的金属结构发生转变的温度称为临界点温度称为临界点)连接而成。连接而成。多个区域，它们表示了平衡条件下铁碳合金在对应的成分和温度下多个区域，它们表示了平衡条件下铁碳合金在对应的成分和温度下所具有的相所具有的相(合金中成分、结构、性能相同的组成部分称为相合金中成分、结构、性能相同的组成部分称为相)或组或组织状态，分别用不同的符号表示。织状态，分别用不同的符号表示。第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图1.符号的含义及各组织符号的含
12、义及各组织的性能特点的性能特点第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图2. Fe-Fe3 C相图中相图中主要特性点的含义主要特性点的含义 相图中主要特性点的相图中主要特性点的温度、含碳量及其物理含温度、含碳量及其物理含义义第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图3.Fe-Fe3 C相图中主要特相图中主要特性线的含义性线的含义 相图的特性线及其含义归纳相图的特性线及其含义归纳第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图二、铁碳合金的分类二、铁碳合金的分类根据含碳量和室温平衡组织，铁碳合金的分类根据含碳量和室温平衡组织，铁碳合金的分类见表见表3-4。上一页 下一页返回表表3 -4铁碳合金的分类和室温平衡组织
13、铁碳合金的分类和室温平衡组织三、典型铁碳合金的平衡结晶过程三、典型铁碳合金的平衡结晶过程1.共析钢共析钢第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图含碳量为含碳量为0. 77%的共析钢从的共析钢从液态冷却到和液态冷却到和AC线线(液相线液相线)相交的温度时，开始从液相相交的温度时，开始从液相中结晶出奥氏体。中结晶出奥氏体。随着温度的降低，奥氏体不随着温度的降低，奥氏体不断增加，而剩余液相逐渐减断增加，而剩余液相逐渐减少，当冷却到和少，当冷却到和AE线线(固相线固相线)相交的温度时，结晶终了，相交的温度时，结晶终了，此时合金全部转变为单相奥此时合金全部转变为单相奥氏体组织；氏体组织；然后继续冷却到然后
14、继续冷却到S点点(727 )时，奥氏体发生共析转变时，奥氏体发生共析转变:从奥氏体中从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，即珠光体。同时析出铁素体和渗碳体的混合物，即珠光体。温度再继续下降，组织不再发生变化，室温下平衡组织为珠光体。温度再继续下降，组织不再发生变化，室温下平衡组织为珠光体。第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图共析钢结晶组织转变过程共析钢结晶组织转变过程如图如图3-8所示所示。上一页 下一页返回图图3 -8共析钢结晶过程组织转变示意图共析钢结晶过程组织转变示意图第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图2.亚共析钢亚共析钢含碳量小于含碳量小于0. 77%的亚共析钢的亚共析钢从液
15、态到结晶终了时，合金全从液态到结晶终了时，合金全部转变为单相奥氏体。部转变为单相奥氏体。当亚共析钢继续冷却到与当亚共析钢继续冷却到与GS线相线相交的温度时，从奥氏体中开始析出交的温度时，从奥氏体中开始析出铁素体，获得铁素体和奥氏体组织。铁素体，获得铁素体和奥氏体组织。随着温度的不断下降，析出的铁素随着温度的不断下降，析出的铁素体逐渐增多，剩余的奥氏体量逐渐体逐渐增多，剩余的奥氏体量逐渐减少，而奥氏体的溶碳量沿减少，而奥氏体的溶碳量沿GS线线逐渐增加。逐渐增加。当温度下降到与当温度下降到与PSK线相交的温度线相交的温度(727)时，奥氏体的溶碳量达到时，奥氏体的溶碳量达到0. 77%，此时剩余的
16、奥氏体发生共析转变，转变成珠光体。，此时剩余的奥氏体发生共析转变，转变成珠光体。再继续冷却至室温，合金的组织不再发生变化。再继续冷却至室温，合金的组织不再发生变化。第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图亚共析钢结晶组织转变过程亚共析钢结晶组织转变过程如图如图3 -9所示所示。上一页 下一页返回图图3-9亚共析钢结晶过程组织转变示意图亚共析钢结晶过程组织转变示意图图图3-10亚共析亚共析钢的显微组织钢的显微组织第二节第二节 铁碳合金相图铁碳合金相图3.过共析钢过共析钢图图3-11所示所示为过共析钢的显微组织为过共析钢的显微组织(图图3-11中黑色为中黑色为层片状的珠光体，白色为网状的二次渗碳体层
17、片状的珠光体，白色为网状的二次渗碳体)。上一页 下一页返回图图3-11含碳量为含碳量为1. 2%过过 共析钢的显微组织共析钢的显微组织第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图过共析钢结晶组织转变过共析钢结晶组织转变过程过程如图如图3-12所示所示。图图3-12过共析钢结晶过程组织转变示意图过共析钢结晶过程组织转变示意图第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图4.含碳量对钢组织和性能的影响含碳量对钢组织和性能的影响 对钢的结晶过程分析可知，不同类型的钢其对钢的结晶过程分析可知，不同类型的钢其室室温组织温组织是不同的，并且在同一类的钢中，随着含碳是不同的，并且在同一类的钢中，随着含碳量的增加，其组织之
18、间的相对量也随之发生变化，量的增加，其组织之间的相对量也随之发生变化，因而造成钢组织和性能的差异。因而造成钢组织和性能的差异。上一页 下一页返回第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图如如图图3-13所示所示，随着含碳量的增加，在亚共析钢中，铁素体的量逐渐减，随着含碳量的增加，在亚共析钢中，铁素体的量逐渐减少，珠光体数量逐渐增多少，珠光体数量逐渐增多;到共析钢时，其组织全部是珠光体到共析钢时，其组织全部是珠光体;对含碳量对含碳量超过超过0. 77%的过共析钢，则珠光体数量逐渐减少，而渗碳体量逐渐增多。的过共析钢，则珠光体数量逐渐减少，而渗碳体量逐渐增多。由于钢的组织随含碳量而变化，这必然引起钢性
19、能的变化。钢的力学性由于钢的组织随含碳量而变化，这必然引起钢性能的变化。钢的力学性能与其含碳量的关系能与其含碳量的关系如图如图3-14所示所示。四、四、 Fe-Fe3 C相图的应用相图的应用Fe-Fe3 C相图在生产上有许多应用，其中主要应用在钢铁材料的选用和相图在生产上有许多应用，其中主要应用在钢铁材料的选用和热加工工艺的制定这两个方面。热加工工艺的制定这两个方面。上一页 下一页返回第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图 1.作为选用钢铁材料的依据作为选用钢铁材料的依据铁碳合金相图总结了铁碳合金的成分、组织的变化规律，由组织可以判铁碳合金相图总结了铁碳合金的成分、组织的变化规律，由组织可以判
20、断出钢的力学性能，为钢材的选用提供了基本的依据。断出钢的力学性能，为钢材的选用提供了基本的依据。 2.制定铸、锻、焊和热处理等热加工工艺的依据制定铸、锻、焊和热处理等热加工工艺的依据铁碳合金相图总结了铁碳合金的组织随温度变化的规律，为制定热加工铁碳合金相图总结了铁碳合金的组织随温度变化的规律，为制定热加工工艺提供了依据。工艺提供了依据。(1)在铸造生产上的应用在铸造生产上的应用根据铁碳合金相图可以找出不同成分铁碳合金的熔点，从而确定合适的根据铁碳合金相图可以找出不同成分铁碳合金的熔点，从而确定合适的熔化、浇注温度，熔化、浇注温度，如图如图3-15所示所示。上一页 下一页返回四、四、 Fe-Fe
21、3 C相图的应用相图的应用Fe-Fe3 C相图在生产上有许多应用，其中主要应用在相图在生产上有许多应用，其中主要应用在钢铁材钢铁材料的选用料的选用和和热加工工艺的制定热加工工艺的制定这两个方面。这两个方面。第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图此外，根据铁碳合金相图还可以看出，靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔此外，根据铁碳合金相图还可以看出，靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且凝固温度区间也较小，故具有良好的铸造性能，所以在生产点低，而且凝固温度区间也较小，故具有良好的铸造性能，所以在生产上铸铁的成分总是选择在接近共晶的成分。上铸铁的成分总是选择在接近共晶的成分。(2)在锻造工艺上的应用在锻造工
22、艺上的应用由由Fe-Fe3 C相图可知，钢在高温时可获得单相奥氏体组织，它的强度低、相图可知，钢在高温时可获得单相奥氏体组织，它的强度低、塑性好，便于塑性变形加工。因此，钢材的轧制或锻造，多选择在奥氏塑性好，便于塑性变形加工。因此，钢材的轧制或锻造，多选择在奥氏体单相区中的适当温度范围内进行，其选择原则是开始轧制或锻造的温体单相区中的适当温度范围内进行，其选择原则是开始轧制或锻造的温度不得过高，以免钢材氧化严重，而终止轧制或锻造的温度又不能过低，度不得过高，以免钢材氧化严重，而终止轧制或锻造的温度又不能过低，以免钢材塑性变差，导致裂纹产生。各种碳素钢合适的轧制或锻造温度以免钢材塑性变差，导致裂
23、纹产生。各种碳素钢合适的轧制或锻造温度范围，范围，如图如图3-15所示所示。上一页 下一页返回第二节第二节 铁碳台金相图铁碳台金相图(3)焊接方面的应用焊接方面的应用焊接时从焊缝到基体金属各位置上的加热温度是不相同的。由铁碳合金焊接时从焊缝到基体金属各位置上的加热温度是不相同的。由铁碳合金相图可知，铁碳合金在不同的加热温度下会获得不同的组织，因此在随相图可知，铁碳合金在不同的加热温度下会获得不同的组织，因此在随后的冷却中，从焊缝到基体金属的各位置会出现不同的组织和性能。由后的冷却中，从焊缝到基体金属的各位置会出现不同的组织和性能。由此可见，根据铁碳合金相图可分析焊缝及其热影响区组织变化的部分原
24、此可见，根据铁碳合金相图可分析焊缝及其热影响区组织变化的部分原因，使因，使Fe-Fe3 C相图为改进焊接方法或焊后热处理提供了部分理论依据。相图为改进焊接方法或焊后热处理提供了部分理论依据。(4)在热处理工艺上的应用在热处理工艺上的应用铁碳合金在进行热处理时，更是离不开铁碳合金在进行热处理时，更是离不开Fe-Fe3 C相图。对不同材料的工相图。对不同材料的工件所采取的退火、正火、淬火等各种热处理工艺的加热温度，都要参考件所采取的退火、正火、淬火等各种热处理工艺的加热温度，都要参考Fe-Fe3 C相图进行确定。相图进行确定。上一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢一、常存元素对碳钢性能的影响一、常存
25、元素对碳钢性能的影响实际使用的碳钢并不是单纯的铁碳合金，其中还含有少量的锰、硅、硫、实际使用的碳钢并不是单纯的铁碳合金，其中还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素，这些元素是在冶炼过程中由炼钢原料带入的，通常称为磷等杂质元素，这些元素是在冶炼过程中由炼钢原料带入的，通常称为常存元素，它们的存在会对钢的性能带来一定的影响。常存元素，它们的存在会对钢的性能带来一定的影响。1.锰的影响锰的影响锰在钢中是有益元素。锰主要是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。在锰在钢中是有益元素。锰主要是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。在碳钢中大部分锰溶入铁素体，形成置换固溶体，起到固溶强化的作用，碳钢中大部分锰溶入铁素体，
26、形成置换固溶体，起到固溶强化的作用，提高了钢的强度和硬度提高了钢的强度和硬度;此外，锰能与硫形成此外，锰能与硫形成MnS，从而减轻硫的有害作，从而减轻硫的有害作用。用。下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢2.硅的影响硅的影响钢中的硅也是来自于生铁和脱氧剂，在钢中也是一种有益的元素。其含钢中的硅也是来自于生铁和脱氧剂，在钢中也是一种有益的元素。其含量一般在量一般在0. 4%以下，硅和锰一样能溶入铁素体中，产生固溶强化，使钢以下，硅和锰一样能溶入铁素体中，产生固溶强化，使钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。当硅含量不多、在碳钢中仅作为的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。当硅含量不多、在碳钢中仅作为少
27、量杂质存在时，对钢的性能影响不显著。少量杂质存在时，对钢的性能影响不显著。3.硫的影响硫的影响硫是由生铁和炼钢燃料带入的杂质元素，在钢中是一种有害的元素。硫硫是由生铁和炼钢燃料带入的杂质元素，在钢中是一种有害的元素。硫在钢中不溶于铁，而与铁化合形成化合物在钢中不溶于铁，而与铁化合形成化合物FeS, FeS与与Fe能形成低熔点共能形成低熔点共晶体，熔点仅为晶体，熔点仅为985，且分布在奥氏体的晶界上。，且分布在奥氏体的晶界上。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢4.磷的影响磷的影响磷是由生铁带入钢中的有害杂质元素，磷在钢中能全部溶入铁素体，使磷是由生铁带入钢中的有害杂质元素，磷在钢中能全
28、部溶入铁素体，使钢的强度、硬度有所提高，但却使常温下钢的塑性、韧性急剧降低，使钢的强度、硬度有所提高，但却使常温下钢的塑性、韧性急剧降低，使钢变脆，这种情况在低温时更为严重，称为冷脆。一般希望冷脆转变温钢变脆，这种情况在低温时更为严重，称为冷脆。一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部区域含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而产生晶内偏析，使局部区域含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其他低温条件下工作的结构件具有严重发生冷脆。冷脆对在高寒地带
29、和其他低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还会使钢材在热轧后形成带状组织。的危害性，此外，磷的偏析还会使钢材在热轧后形成带状组织。在钢中要严格控制磷的含量，一般钢中含磷量应小于在钢中要严格控制磷的含量，一般钢中含磷量应小于0. 045%。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢二、碳钢的分类二、碳钢的分类常用的碳钢分类方法主要有以下三种。常用的碳钢分类方法主要有以下三种。1.按钢的含碳量分类按钢的含碳量分类1)低碳钢低碳钢:含碳量含碳量 0. 25%;2)中碳钢中碳钢:含碳量含碳量0. 25%0. 60%;3)高碳钢高碳钢:含碳量含碳量 0. 600/。2.按钢的质量分类
30、按钢的质量分类根据钢中所含有害元素硫、磷的多少来分，碳钢可分为根据钢中所含有害元素硫、磷的多少来分，碳钢可分为:1)普通钢普通钢:含硫量含硫量 0. 05%，含磷量，含磷量 0. 045%。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢2)优质钢优质钢:含硫量含硫量 0. 035%，含磷量，含磷量 0. 035%。3)高级优质钢高级优质钢:含硫量含硫量 0. 025，含磷量，含磷量 0. 025%。3.按钢的用途分类按钢的用途分类1)结构钢，用于制造各种工程构件结构钢，用于制造各种工程构件(如桥梁、船舶、建筑用钢如桥梁、船舶、建筑用钢)和机器零件和机器零件(如齿轮、轴、螺栓、连杆等如齿轮、轴、螺
31、栓、连杆等)。这类钢的含碳量一般小于。这类钢的含碳量一般小于0. 7%。2)工具钢，主要用于制造各种刀具、量具、模具。含碳量较高，一般大工具钢，主要用于制造各种刀具、量具、模具。含碳量较高，一般大于于0. 7%。三、碳素钢的牌号表示方法三、碳素钢的牌号表示方法我国钢的牌号是用化学元素符号、汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合的我国钢的牌号是用化学元素符号、汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合的方法来表示。方法来表示。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢1.碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。碳素结构钢分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。 (1)普通碳素结构钢普
32、通碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服强度的第一个汉语拼音字母碳素结构钢的牌号由屈服强度的第一个汉语拼音字母“Q”、屈服强度数、屈服强度数值、质量等级和脱氧方法四部分组成。值、质量等级和脱氧方法四部分组成。质量等级用符号质量等级用符号A, B, C, D表示，按字母顺序，钢的质量由低到高，其中表示，按字母顺序，钢的质量由低到高，其中A、B、C级为普通质量钢，级为普通质量钢，A级质量最低。级质量最低。D级的碳素结构钢为优质钢。级的碳素结构钢为优质钢。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢脱氧方法用符号脱氧方法用符号F, b, Z, TZ表示，沸腾钢表示，沸腾钢(钢在冶炼后期脱氧程度不完全钢在冶
33、炼后期脱氧程度不完全的钢的钢)用符号用符号F表示表示;镇静钢镇静钢(脱氧程度完全的钢脱氧程度完全的钢)用符号用符号Z表示表示;半镇静钢半镇静钢(脱脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间)用符号用符号Z表示表示;TZ是特殊镇静钢。是特殊镇静钢。常用的碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例常用的碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例见见表表3-5。(2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢平均含碳优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢平均含碳量的万分数。量的万分数。优质碳素结构钢的牌号、化学成分、力学
34、性能及应用举例优质碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例见表见表3-6。 2.碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢的牌号以汉字碳素工具钢的牌号以汉字“碳碳”的汉语拼音字母字头的汉语拼音字母字头“T”再加数字表示。再加数字表示。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢其中的其中的“ T”表示钢属于碳素工具钢，数字表示钢平均含碳量的千分数。表示钢属于碳素工具钢，数字表示钢平均含碳量的千分数。碳素工具钢的牌号、含碳量、性能和用途碳素工具钢的牌号、含碳量、性能和用途见表见表3 -7。 3.铸造碳钢铸造碳钢(1)牌号牌号铸造碳钢是用铸造碳钢是用“铸钢铸钢”两个汉字的汉语拼音字母字头两个汉字的汉语拼
35、音字母字头“ZG”加两组数字加两组数字组成，第一组数字代表屈服强度值，第二组数字代表抗拉强度值。组成，第一组数字代表屈服强度值，第二组数字代表抗拉强度值。 (2)性能和用途性能和用途有些大型零件或形状复杂的零件，很难用锻造或机械加工的方法制造，有些大型零件或形状复杂的零件，很难用锻造或机械加工的方法制造，而且力学性能要求较高，不能用铸铁来铸造。而且力学性能要求较高，不能用铸铁来铸造。如图如图3-16所示所示的大型齿轮、的大型齿轮、连杆臂、摇臂等，这些零件一般采用铸造碳钢来制造。连杆臂、摇臂等，这些零件一般采用铸造碳钢来制造。上一页 下一页返回第三节第三节 碳素钢碳素钢铸造用碳钢一般用于制造形状
36、复杂、力学性能要求较高或尺寸较大的机铸造用碳钢一般用于制造形状复杂、力学性能要求较高或尺寸较大的机械零件。不同牌号的铸造碳钢，力学性能不同，用于制造受力不同的零械零件。不同牌号的铸造碳钢，力学性能不同，用于制造受力不同的零件。件。铸造碳钢的牌号、化学成分、力学性能及用途铸造碳钢的牌号、化学成分、力学性能及用途见表见表3-8。上一页返回图图3-1铁素体原子排列示意图铁素体原子排列示意图返回图图3-2铁素体的显微组织铁素体的显微组织返回图图3-3奥氏体原子排列示意图奥氏体原子排列示意图返回图图3-4奥氏体的显微组织奥氏体的显微组织返回图图3-5珠光体组织珠光体组织返回图图3 -6莱氏体的显微组织莱
37、氏体的显微组织返回图图3-7经简化后的经简化后的Fe-Fe3C合金相图合金相图返回表表3-1铁碳合金的组织名称、符号及性能铁碳合金的组织名称、符号及性能特点特点返回表表3 -2相图中六个主要特性点相图中六个主要特性点返回表表3 - 3 Fe-Fe3C相图中特性线及含义相图中特性线及含义返回表表3 -4铁碳合金的分类和室温平衡组织铁碳合金的分类和室温平衡组织返回图图3 -8共析钢结晶过程组织转变示意图共析钢结晶过程组织转变示意图返回图图3-9亚共析钢结晶过程组织转变示意图亚共析钢结晶过程组织转变示意图返回图图3-10亚共析钢的显微组织亚共析钢的显微组织返回图图3-11含碳量为含碳量为1. 2%过
38、过 共析钢的显微组共析钢的显微组织织返回图图3-12过共析钢结晶过程组织转变示意图过共析钢结晶过程组织转变示意图返回图图3-13含碳量对钢组织的影响含碳量对钢组织的影响返回图图3-14钢的力学性能与钢含碳量的关系钢的力学性能与钢含碳量的关系返回图图3-15 Fe-Fe3 C相图与铸、相图与铸、 锻工艺的关锻工艺的关系系返回表表3 -5碳素结构钢的牌号、化学成分、力碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例学性能及应用举例下一页返回表表3 -5碳素结构钢的牌号、化学成分、力碳素结构钢的牌号、化学成分、力学性能及应用举例学性能及应用举例上一页返回表表3 -6优质碳素结构钢的牌号、成分、力优质碳素结构钢的牌号、成分、力学性能和用途学性能和用途下一页返回表表3 -6优质碳素结构钢的牌号、成分、力优质碳素结构钢的牌号、成分、力学性能和用途学性能和用途上一页返回表表3 -7碳素工具钢的牌号、含碳量、性能碳素工具钢的牌号、含碳量、性能和用途和用途返回图图3-16用铸钢制造的零件用铸钢制造的零件返回表表3-8铸造碳钢的牌号、化学成分、力学铸造碳钢的牌号、化学成分、力学性能及用途性能及用途下一页返回表表3-8铸造碳钢的牌号、化学成分、力学铸造碳钢的牌号、化学成分、力学性能及用途性能及用途上一页返回谢谢观谢谢观赏赏
