铁碳合金相图.ppt

* 炮弹钢是制造炮弹弹的专用钢。炮弹种类很多，主要用于杀伤敌人的有生力量，破坏作战坦克等。因此，炮弹用钢要求强度高、硬度高，在爆炸载荷作用下，破片率高。由于炮弹是消耗品，用量大，成本要低。一般使用中碳钢或中碳合金结构钢，如50Mn、58SiMn和60MnMo钢等。 硫、磷是钢材中的有害杂质，好钢材中一定要控制硫磷的含量，但为了使炮弹破片率高，通常要增加炮弹钢中的含磷量。 * 组织组成计算 亚共析钢的组织 所有的亚共析钢室温组织都是由铁素体和珠光体组成，其差别仅是铁素体与珠光体的相对量不同，Wc越高，珠光体越多，铁素体越少。 过共析钢：先共析 Fe3C＋珠光体 Fe3C沿γ晶界呈网状分布，先共析二次渗碳体量： 亚共晶白口铸铁(Wc=3%) 过共晶白口铸铁(Wc=5%) 铁碳合金的组织 α+P P+Fe3CII P P+Fe3CII+Ld’ Fe3CI+Ld’ Ld’ α+Fe3CIII 随着含碳量增加时，渗碳体不仅数量增加，形态和分布也发生了很大变化。（渗碳体分布在P内——网状分布在γ晶界上——形成莱氏体时，渗碳体则成了基体 。） 含碳量对（普碳钢）力学性能的影响 硬度 WC增加，硬度增加； 强度 WC1%时，WC增加，强度提高，在晶界上析出的二次渗碳体一般还未形成连续网状。WC1%时，WC增加，强度降低； 塑性、韧性 WC增加，塑性、韧性下降； 为了保证工业用钢具有足够的强度和塑性、韧性，碳素钢的含碳量一般不超过1.4% 。 思考题 随着钢中碳含量的增加，钢中的渗碳体增多，硬度也随之升高，基本上呈直线上升。 在Wc＝0.8％以前，强度也是呈直线上升的。但在Wc＞0.8％以后，随碳量的继续增加，组织中将会出现网状渗碳体，致使强度很快下降。在Wc＝0.8％时，组织全为珠光体，所以T8强度最高。 含碳量少，铁素体多，塑性好，所以塑性直线下降。 综上所述，T12钢的硬度最高，45钢的硬度最低；T12的塑性最差，45钢塑性最好；T8钢均居中，而T8钢的强度最高。 45、T8、T12钢的硬度、强度和塑性有何不同？ 绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用 60、65、70、75 等钢制成） 绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝； 而起重机吊重物用钢丝绳除要求有一定的强度，还要有很高的弹性极限，而60、65、70、75钢有高的强度。这样在吊重物时不会断裂。 锻造 铸造组织经过锻造方法热加工变形后使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。 钢的可锻性首先与含碳量有关，低碳钢的可锻性较好，随着含碳量的增加。可锻性逐渐变差。（C%2.11%） 一般要把钢材加热到始锻温度（固相线以下100~200℃，约1150~1250℃）下，在奥氏体区进行锻造。 钢液的流动性随含碳量的提高而提高。 铸铁流动性总是比钢好。 共晶成分的铸铁因其结晶温度最低，同时又是在恒温下凝固，结晶的温度间隔为零，所以流动性最好。 适合铸造：2.11%～4.3%，流动性好。 适合热处理：0.0218-2.11%，有固态相变。 铁碳相图的应用 塑性、韧性高的材料，选用铁素体低碳钢（Wc0.25%） 强度、塑性和韧性等均好的材料，应选用组织为铁素体和珠光体的中碳钢（0.25%Wc0.6%） 硬度、耐磨性好的材料，应选用组织为珠光体或珠光体和二次渗碳体的高碳钢（ 1.3%Wc0.6%） 形状复杂的及其底座和箱体等零件，可选用熔点低、流动性号的铸铁材料，成分为共晶或接近于共晶。 杂质元素的影响 碳钢：是指碳的质量分数Wc2.11%，并含有少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。 Mn的影响:由炼铁原料铁矿石及炼钢时加脱氧剂（锰铁）中带入的 Mn能溶于铁素体中，形成含锰铁素体，也能溶于渗碳体，形成合金渗碳体，产生固溶强化作用，使强度、硬度提高。 锰能增加珠光体的相对含量，并细化珠光体，提高钢的强度。 锰能降低S对钢的危害。 一般碳素钢中把锰控制在小于0.8%。 Si的影响 Si主要来自原料生铁和硅铁脱氧剂。 Si比锰脱氧能力强，硅溶于F，具有固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，但会使塑性和韧性降低。 硅在碳素钢中一般小于0.5%。 硅与氧的亲和力很强，形成氧化硅在钢中以夹杂物形式存在，影响钢的质量。 S的影响： 由矿石和燃料带入钢中。 S在钢中与Fe化合成 FeS，而 FeS又与Fe形成低熔点（985℃）的共晶体，分布于奥氏体晶界上。当钢材在1150～1250℃进行轧制或锻压时，由于共晶体熔化而使晶粒分离，导致钢材开裂，这种现象称为热脆。 Mn与S形成熔点为1620℃的高温有一定塑性