第二章 钢铁材料

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1、第二章钢铁材料第二节铁碳合金2.2.1铁碳合金基本相1.奥氏体(A)C融入γ-Fe形成的固溶体（高温）强度硬度不高韧性塑性好2.2.1铁碳合金基本相2.铁素体（Fe)C融入α-Fe中形成的固溶体强度硬度低韧性塑性好2.2.1铁碳合金基本相3.渗碳体（Fe3C）铁和碳相互作用形成的金属化合物硬度很高韧性塑性极差2.2.1铁碳合金基本相4.珠光体（P）铁素体、渗碳体组成的机械混合物强度硬度较高韧性塑性良好2.2.1铁碳合金基本相5.莱氏体（Ld)渗碳体和奥氏体组成（高温莱氏体）珠光体加渗碳体（低温莱氏体L’d）强度硬度很高塑性韧性很差2.2.2Fe---Fe3C相图在极其缓慢的加热或冷却

2、条件下（称之为平衡态），铁碳合金的成分，组织，状态三者之间的关系及变化规律的图解2.2.2Fe---Fe3C相图坐标及主要点，线1.坐标横坐标：含碳质量数百分比（Wc%）纵坐标：温度（C）2.2.2Fe---Fe3C相图坐标及主要点，线2.点A：纯铁熔点D：渗碳体熔点G：纯铁同数异晶转变温度E：钢和生铁含碳量的分界S：共析点C：共晶点2.2.2Fe---Fe3C相图坐标及主要点，线3.线ACD：液相线AECF：固相线ECF：共晶线PSK：共析线GS:奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线ES：碳在奥氏体中溶解度变化曲线2.2.2Fe---Fe3C相图4.各点，线围城的平面区域内，合金的

3、组织结构坐标及主要点，线2.2.2Fe---Fe3C相图相图的分析钢的结晶过程及组织转变1)共析钢(含碳量0.77%）2)亚共析钢（含碳量<0.77%)3)过共析钢（含碳量>0.77%)2.2.2Fe---Fe3C相图相图的分析铁的结晶过程及组织转变1)共晶白口生铁（含碳量4.3%）2）亚共晶白口生铁（2.11%<含碳量<4.3%)3）过共晶白口生铁（含碳量>4.3%）2.2.2Fe---Fe3C相图相图的分析3.铁碳合金的室温组织和性能随成分变化的规律1）组织变化2）力学性能变化2.2.2Fe---Fe3C相图相图的应用1.合理选材的依据2制定热处理工艺的依据温度Wc（%）EAr1

4、Ac1A1Ar3A3Ac3ArcmAcmAccm钢在加热和冷却时的相变点2.3钢的热处理热处理的定义及目的将固态金属或合金通过加热，保温，冷却，以获得所需组织结构与性能的工艺方法。热处理的类型退火，正火，淬火，回火，表面热处理2.3钢的热处理加热保温冷却时间温度（C）钢的热处理工艺曲线示意图2.3.1钢的热处理原理钢在加热时的组织变化奥氏体的形成(奥氏体晶核形成未融渗碳体的溶解奥氏体的均匀化)2.奥氏体晶核的长大(加热温度，加热速度，成分)2.3.1钢的热处理原理钢在冷却时的组织变化过冷奥氏体的等温转变1.1过冷奥氏体等温转变图2.3.1钢的热处理原理45号钢不同方法冷却后得到的

5、机械性能（加热温度840度）性能σbσsδψHB冷却方法退火（缓冷）5322813254931600左右正火（空冷）670-720340150-180450-5002100左右淬火（水冷）110072070-80120-140HRC52-602.3.1钢的热处理原理T8钢不同速度冷却后的硬度（加热温度800度）冷却方法随炉缓冷空气冷却油中冷却水中冷却冷却速度（C/min）1010150600得到的硬度(HRC)12264164奥氏体a2a3a4a1b2b3b4A1(723)HRCb1索氏体（S）30珠光体（P）15屈氏体（T）40上贝氏体（Bu上）45下贝氏体（Bd）55Ms(230

6、)过冷奥氏体马氏体Mz（-50）马氏体（M）661101021031047003002001000400500600-100共析钢的奥氏体等温转变曲线2.3.1钢的热处理原理钢在冷却时的组织变化1.2过冷奥氏体的等温转变后的组织及其性能a.珠光体型转变b.贝氏体型转变c.马氏体型转变过冷奥氏体的等温转变保温加热b时间温度A12.3.1钢的热处理原理钢在冷却时的组织变化过冷奥氏体的连续冷却转变2.1用C曲线近似分析连续冷却时的转变保温加热a时间温度A1200v1v4v3v2A1Ms时间/s温度V临7002.3.1钢的热处理原理过冷奥氏体的连续冷却转变2.1过冷奥氏体向马氏体的转变2.

7、3.2钢的退火与正火钢的退火定义：将钢加热到一定温度，保温后，缓慢冷却的热处理工艺。目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除内应力。退火工艺类型：1.完全退火2.球化退火3.去应力退火Ae3+30-50Ae3随炉冷却（500-600）温度空冷时间完全退火工艺曲线温度时间球化退火工艺曲线随炉冷却（200-300）Ac1Ac1+20-30随炉冷却（200-300）温度空冷时间去应力退火工艺曲线500-6002.3.2钢的退火与正火钢的正火定义：将钢加热到一定温