4-4含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織和性能的影響與Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用4-4EffectofcarboncontentonequilibriummicrostructureandpropertiesofFe-CalloyandapplicationofFe-Fe3Cphasediagram

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Metallgraphy4-4EffectofcarboncontentonequilibriummicrostructureandpropertiesofFe-Calloy一、合金成分與平衡組織的關(guān)系1.相組成物角度:

②wC=0:合金全部由F組成wC→6.69%:Fe3C

鐵碳合金室溫下的平衡組織為鐵素體和滲碳體兩相組成!F%↓→0Fe3C%

↑

→100%0.0218%0.77PF4.3Ld’FFe3C①②③C%

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iMT22.組織組成物wC<0.0218%:

鐵碳組織→F

wC

=0.77%:鐵碳組織→

PwC=6.69%:鐵碳組織→

Fe3CwC

=4.3%:

鐵碳組織→

Ld’0.0218%0.77PF4.3Ld’FFe3C①②③C%CSPE727℃1148℃

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Metallgraphy①3.隨含碳量的增加，鐵碳合金的室溫組織變化順序：F→F+Fe3CⅢ→F+P→P→P+Fe3CⅡ

→P+Fe3CⅡ+Ld’→Ld’→Ld’+Fe3CⅠ按組織組成物區(qū)分的Fe-Fe3C相圖CSPE727℃1148℃FF+Fe3CⅢF+P

PP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+Ld’Ld’Ld’+Fe3CⅠ

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Metallgraphy二、合金成分與力學(xué)性能的關(guān)系鐵素體：軟韌性滲碳體：硬脆性滲碳體以細(xì)片狀分散在鐵素體基體上，起強(qiáng)化作用珠光體具有較高的強(qiáng)度和硬度，塑性較差層片越細(xì)，強(qiáng)度越高

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Metallgraphy亞共析鋼:0.0218%~0.77%wC

↑,P

↑,強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性↓過(guò)共析鋼:0.77%~2.11%wC→1%，強(qiáng)度達(dá)到最高值；wC繼續(xù)

↑

，強(qiáng)度下降含碳量對(duì)平衡狀態(tài)下碳鋼機(jī)械性能的影響

MetallgraphyαFe3C①②③0.02186.69%0.774.32.111Ld’P

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6亞共析鋼:0.0218%~0.77%wC

↑,P

↑,強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性↓過(guò)共析鋼:0.77%~2.11%wC→1%，強(qiáng)度達(dá)到最高值；wC繼續(xù)

↑

，強(qiáng)度下降從奧氏體中析出的脆性二次滲碳體,在含碳量>1%時(shí),于晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，使鋼的脆性大大↑，強(qiáng)度↓。akψδσbHB含碳量對(duì)平衡狀態(tài)下碳鋼機(jī)械性能的影響

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Metallgraphy過(guò)共析鋼:0.77%~2.11%白口鑄鐵:2.11%~6.69%由于滲碳體的大量存在

—脆性很大，強(qiáng)度很低①塑性：合金的塑性變形主要由鐵素體來(lái)提供當(dāng)合金中C%↑而使鐵素體↓→鐵碳合金的塑性不斷↓當(dāng)組織中出現(xiàn)以滲碳體為基體的萊氏體，塑性降低到

→

零值②沖擊韌性：對(duì)組織十分敏感αFe3C①②③0.02186.69%0.774.32.111Ld’PαFe3C

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9鐵素體：軟韌相滲碳體：硬脆相a.對(duì)硬度的影響：隨C%↑，硬度逐漸增大；b.對(duì)強(qiáng)度的影響：隨C%↑，強(qiáng)度先增大后降低；c.對(duì)塑性和韌性的影響：隨C%↑，塑性和韌性降低。一、Fe-Fe3C相圖在選材方面的應(yīng)用1.要求塑性、韌性好的建筑結(jié)構(gòu)和各種型鋼

→

選用含碳量較低的鋼材（C%0.25%）鋼鉚釘2.要求強(qiáng)度、塑性、韌性較高

→

選用含碳量適中的中碳鋼（0.25<C%<0.6%）3.要求高硬度、高耐磨性

→

選用含碳量高的鋼種（C%>0.6%）起重機(jī)吊重物的鋼絲繩

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iMT104-4ApplicationofFe-Fe3Cphasediagram二、合金成分與工藝性能的關(guān)系1.切削加工性能C%低碳鋼（C0.25%）：隨鐵素體↑塑性、韌性↑切削加工產(chǎn)生的切削熱較↑，易粘刀，切屑不易折斷，表面粗糙度↓切削加工性能不好αFe3C①②③0.02186.69%0.774.32.111Ld’αPαFe3C

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114-4ApplicationofFe-Fe3Cphasediagram高碳鋼（C>0.6%）：

0.0218%0.77Pα4.3Ld’αFe3C①②③2.11滲碳體較↑，硬度較↑，嚴(yán)重磨損刀具切削加工性能不好中碳鋼

(0.25<C%<0.6%):鐵素體與滲碳體比例適當(dāng)，硬度和塑性比較適中切削加工性能較好

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Metallgraphy2.鑄造性能：按照相圖確定碳鋼和鑄鐵的澆注溫度（一般在液相線(xiàn)以上50~100℃）。金屬的流動(dòng)性、收縮性、偏析傾向流動(dòng)性：液態(tài)金屬充滿(mǎn)鑄型的能力化學(xué)成分澆注溫度化學(xué)成分C%:①C%↑,鋼的結(jié)晶溫度間隔↑

，流動(dòng)性變差；②但是，C%↑,液相線(xiàn)溫度↓→澆注溫度相同時(shí)，含碳量高的鋼液，過(guò)熱度較↑

，有利于鋼的流動(dòng)性。

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MetallgraphyC%↑

，鋼液的流動(dòng)性↑

；澆注溫度越↑，流動(dòng)性越好；當(dāng)澆注溫度一定時(shí)，過(guò)熱度越↑，流動(dòng)性↑。∴鑄鐵的流動(dòng)性好亞共晶鑄鐵：C%↑,結(jié)晶溫度間隔縮小

→

流動(dòng)性隨之提高共晶鑄鐵：結(jié)晶溫度最低，而且在恒溫凝固

→

流動(dòng)性最好過(guò)共晶鑄鐵：C%提高→流動(dòng)性最差

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Metallgraphy3.壓力加工性能→金屬的可鍛性金屬的可鍛性：金屬在壓力加工時(shí)，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。①C%↑,可鍛性逐漸變差→

低碳鋼的可鍛性較好！②加熱溫度：奧氏體具有良好的塑性，易于變形

鋼加熱到高溫獲得單相奧氏體組織→可得到良好的可鍛性白口鑄鐵的組織是以滲碳體為基體，無(wú)論低溫或高溫，可鍛性很差。

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Metallgraphy實(shí)際生產(chǎn)，各種碳鋼的始鍛（軋）溫度為1150—1250℃，終鍛溫度為750—850℃4.熱處理性能鋼各種熱處理方法的加熱溫度與相圖有密切關(guān)系。退火、正火、淬火的溫度選擇都是以相圖為依據(jù)。

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Metallgraphy在制訂熱加工工藝方面的應(yīng)用小結(jié)：在鑄造方面的應(yīng)用：確定鑄造澆注溫度在鍛壓方面的應(yīng)用：確定鍛造溫度在熱處理方面的應(yīng)用：確定熱處理加熱溫度鐵滲碳體相圖與熱加工工藝的關(guān)系

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Metallgraphy4.熱處理性能鋼各種熱處理方法的加熱溫度與相圖有密切關(guān)系。在運(yùn)用Fe-Fe3C相圖時(shí)應(yīng)當(dāng)注意：a.Fe-Fe3C相圖只反映鐵碳二元合金中的相的平衡狀態(tài)，如果含有其他元素，相圖將發(fā)生變化。b.Fe-Fe3C相圖反映的是平衡條件下鐵碳合金中相的狀態(tài)，如果冷卻或加熱速度較快時(shí)，其組織轉(zhuǎn)變就不能只用相圖來(lái)分析。

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Metallgraphy5.焊接工藝性能焊接時(shí)，由焊縫到母材各區(qū)域的加熱溫度是不同的，在不同溫度下，會(huì)獲得不同的高溫組織，隨后的冷卻也就可能出現(xiàn)不同的組織與性能，這就需要在焊接后，采用合適的熱處理方法來(lái)改善組織。

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Metallgraphy含碳量對(duì)鐵碳合金工藝性能的影響小結(jié)a對(duì)切削加工性能的影響中碳鋼的切削加工性能最好；b.對(duì)可鍛性的影響低碳鋼比高碳鋼好；c.對(duì)鑄造性能的影響共晶點(diǎn)附近的鑄鐵鑄造性能好；d.對(duì)焊接性能的影響低碳鋼比高碳鋼焊接性好。

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Metallgraphy4