铁碳合金学习教案

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1、会计学1铁碳合金铁碳合金(hjn)第一页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu2钢钢 铁铁 的的 冶冶 炼炼高炉高炉炼铁炼铁铸铁锭铸铁锭生产铸铁件生产铸铁件炼钢生铁炼钢生铁转炉转炉平炉平炉电炉电炉生产钢件生产钢件材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第1页/共23页第二页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu3材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第2页/共23页第三页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu4材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第3页/共23页第

2、四页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu5平炉炼钢平炉炼钢转炉炼钢转炉炼钢电弧炉炼钢电弧炉炼钢材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第4页/共23页第五页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu6 镇镇 静静 钢钢 沸沸 腾腾 钢钢 半镇半镇 静静 钢钢材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第5页/共23页第六页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu7用锰铁、硅铁和铝进行(jnxng)了充分脱氧 ,Wo = 0.01%左右,组织较致密。用于机械性能要求较高的零件。

3、进行轻度脱氧,Wo = 0.03%0.07%, 组织不致密(zhm)。冲击韧性差, 常用于要求不高的零件。用锰铁和硅铁进行脱氧，脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间,一般不适于做重要(zhngyo)零件。 镇镇 静静 钢：钢： 沸沸 腾腾 钢：钢： 半半 镇镇 静静 钢：钢：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第6页/共23页第七页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu8 Si 有很强的固溶强化有很强的固溶强化(qinghu)作用作用,能脱氧能脱氧; Mn 脱氧、去硫脱氧、去硫,提高钢的强度提高钢的强度(qingd)和硬度和硬度;S 引起钢热加工时或高温

4、工作下开裂( 热裂 ) 一、一、 杂杂 质质 的的 影影 响：响： 有有 益益 元元 素素 有有 害害 元元 素素材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第7页/共23页第八页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu91：Mn的影响：的影响：1）Mn可溶于可溶于F中，形成置换固溶体，产中，形成置换固溶体，产生固溶强化生固溶强化(qinghu)2）Mn也能溶于也能溶于Fe3C中，形成中，形成(FeMn）3C合金渗碳体合金渗碳体3）Mn可增加钢中可增加钢中P的相对量，并使组织的相对量，并使组织变细，提高强度变细，提高强度4）Mn可消除可消除S的有害影响的有害

5、影响(Mn与与S形成化形成化合物合物MnS） Mn是一种有益的元素，但含量低时，影是一种有益的元素，但含量低时，影响不显著，响不显著， 钢中的含量一般在钢中的含量一般在0.250.80材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第8页/共23页第九页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu10材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第9页/共23页第十页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu112 2：SiSi的影响的影响: : Si Si溶于溶于F F中，主要作用是固溶强化，强中，主要作用是固溶强化，强化基体化基体

6、(j t)(j t)，提高钢的，提高钢的bb，HBHB，但降低塑，但降低塑性性，韧性，韧性Ak.Ak.含量不多时，影响较小，钢中含量不多时，影响较小，钢中一般一般0.5%0.5%。3 3：S S的影响，产生热脆的影响，产生热脆: : S S不溶于不溶于FeFe中，与中，与FeFe形成化合物形成化合物FeSFeS，FeSFeS与与FeFe形成共晶体形成共晶体(Fe(FeFeS) FeS) ，分布于晶界，熔，分布于晶界，熔点为点为985C985C。钢材热锻时，加热至。钢材热锻时，加热至8008001000C1000C，晶界处的，晶界处的FeFeFeSFeS共晶塑性差而开裂。加热共晶塑性差而开裂。加

7、热至至100010001200C1200C压力加工时，压力加工时，FeFeFeSFeS已熔化已熔化，晶粒脱开，钢材极脆。，晶粒脱开，钢材极脆。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第10页/共23页第十一页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu124: P4: P的影响：的影响： 产生冷脆。全部产生冷脆。全部(qunb)(qunb)溶于铁素溶于铁素体中，使室温下钢的塑性，韧性急剧下体中，使室温下钢的塑性，韧性急剧下降。降。 ，AkAk下降，脆性转化温度升高下降，脆性转化温度升高。 P P也使钢的焊接性能变坏。也使钢的焊接性能变坏。 P P的含量要严格

8、控制。的含量要严格控制。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第11页/共23页第十二页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu13Titanic 号钢板(gngbn)（左图）和近代船用钢板(gngbn)（右图）的冲击试验结果nTitanic 钢板韧性(rn xn)很差，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性(rn xn)。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第12页/共23页第十三页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu14 N：过饱和：过饱和N常温放置过程中会发生时效脆化。常

9、温放置过程中会发生时效脆化。 加加Ti、V、Al等元素可消除时效倾向。等元素可消除时效倾向。 O：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。 H：原子态过饱和氢将降低：原子态过饱和氢将降低(jingd)韧韧 性性, 引起氢脆。引起氢脆。 当缺陷处以分子态析出时，当缺陷处以分子态析出时， 会产生很高内压，形成微裂会产生很高内压，形成微裂 纹，其内壁为白色，称白点纹，其内壁为白色，称白点 或发裂。或发裂。 5. 气体气体(qt)元素元素：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第13页/共23页第十四页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,h

10、pu15 二、二、碳碳 钢钢 的的 分分 类类材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第14页/共23页第十五页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu162.按钢的质量按钢的质量(zhling)分类分类:* 普通普通(ptng)碳素钢碳素钢: Wp 0.045% Ws 0.055%* 优质优质(yuzh)碳素钢碳素钢: Wp 0.040% Ws 0.040%* 高级优质碳素钢高级优质碳素钢: : Wp 0.030% Ws 0.035%材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第15页/共23页第十六页，共23页。2022-5-13Anming Li, De

11、pt of MSE,hpu173. 按用途分：按用途分：碳素结构钢：用于工程构件和机械碳素结构钢：用于工程构件和机械零件零件碳素工具钢：用于各种碳素工具钢：用于各种( zhn)刃具、模具、量具刃具、模具、量具 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第16页/共23页第十七页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu18 1. 1.碳素结构钢碳素结构钢: : Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度三、碳钢的编号三、碳钢的编号(bin ho)(bin ho)及及用途用途材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第17页/共23页第

12、十八页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu192. 2.优质优质(yuzh)(yuzh)碳素结碳素结构钢构钢* * 正常正常(zhngchng)(zhngchng)含锰含锰量的优质碳素结构钢量的优质碳素结构钢 45 - Wc = 45 - Wc = 45%0045%00* * 较高含锰量的优质较高含锰量的优质(yuzh)(yuzh)碳素结构钢碳素结构钢 45Mn - Wc = 45%00 ; 45Mn - Wc = 45%00 ; WMn = 0.7% WMn = 0.7%1.0%1.0%正常含正常含MnMn量：量：c0.25%时，Mn：0.250

13、.65% c0.25%时，Mn：0.500.80%较高含较高含Mn量钢：量钢：c：0.15%0.60%时，Mn：0.7%1.0% c0.60%时， Mn：0.91.0%材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第18页/共23页第十九页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu20T 12 A高级优质高级优质 Wc = 12%0碳素工具钢碳素工具钢材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第19页/共23页第二十页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu21ZG 200 - 400b 400MPas 200MPa铸钢铸钢材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第20页/共23页第二十一页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu22See you next time !See you next time ! 读书消读书消得人憔悴得人憔悴衣带渐宽衣带渐宽 终不悔终不悔 再再 见见 第21页/共23页第二十二页，共23页。2022-5-13Anming Li, Dept of MSE,hpu23材料科学与工程学院材料科学与工程学院 第22页/共23页第二十三页，共23页。