注：①亚共析钢：P 量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降
②共析钢：组织为100% 光珠体 ③含碳量对工艺性能的影响：
工艺性能 宜选碳钢合金 （6）几个问题
①共晶合金得到广泛应用的原因：
液相线和固相线之间距离愈小，其流动性愈好，成分偏析愈小，分散缩孔愈少。
纯铁与共晶成分的合金其液相线和固相线距离最小（为零），故其流动性好，偏析小，分散缩孔少，形成的集中缩孔可移至冒口，从而得到致密的铸件。
②钢材锻造时始锻温度不得过高（固相线以下200℃左右）的原因：
过高会使金属产生过烧或熔化的现象。加热温度过高，氧渗入金属内部，使晶界氧化，形成脆性晶界，锻造时一打就破碎而报废。
③钢材锻造时终锻温度不能过低（应在GSE线附近，一般定为800℃左右）的原因：
过低会使金属的塑性显著降低，这样锻造时易形成锻造裂纹。 （7）平衡过程分析：
切削性能 中碳钢 可锻性能 低碳钢 焊接性能 低碳钢 铸造性能 共晶合金
（8）渗碳体 渗碳体 一次渗碳体 二次渗碳体 三次渗碳体 共晶渗碳体 共析渗碳体 含义 从液相中直接析出的渗碳体 在温度降低过程中从奥氏体中单独析出的渗碳体称 从铁素体中单独析出的渗碳体 铁碳液态合金在1148℃恒温下发生共晶转变形成莱氏体。莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体 铁碳液态合金在272℃恒温下发生共析转变形成珠光体。珠光体中的渗碳体为共析渗碳体 （9）指导意义：为选材提供成分依据。对铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度，根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性。对热处理：相图更为重要，如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。
（10）缺陷：由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却时的相变过程通常都有不同程度的滞后现象。
二、碳钢（非合金钢）
1.碳钢五大元素：C、Si、Mn、P、S 2. 钢中常存杂质元素对钢的性能的影响： 元素 利害 有害元素 有害元素 来源 炼钢原料和燃料 炼钢原料和燃料 作用机制 ①Fe+S =FeS→Fe+FeS低熔点共晶体→热脆 ②降低焊接性能，引起高温龟裂，恶化钢的耐蚀性，偏析最为严重的元素 ①以[Fe3P]或[Fe2P]形式存在于晶界→韧脆转变温度升高→“冷脆” ②使钢的焊接性能与冷弯性能变差，可提高钢的强度、耐腐蚀性 ①固溶强化：少量溶于F，形成置换固溶体 ②形成合金渗碳体→影响相变时的转变速度 Mn 有益元素 炼钢时加入的脱氧剂 ③提高珠光体的相对量，并使其细化 ④形成MnS→降低或消除钢的热脆倾向 ⑤条状MnS夹杂→横向性能下降 ⑥Mn过多→塑性下降 Si 有益元素 炼钢时加入的脱氧剂 ①固溶强化：少量溶于F，形成置换固溶体 ②形成硅酸盐夹杂→横向性能下降 ③Si过多塑性下降→塑性下降，冲击性能变差 S P 注： 名称 热脆 现象 1000℃以上加工刚时，S在钢中能与Fe形成FeS , FeS与Fe形成低熔点（988℃）共晶体 分布在晶界上，使得对钢进行热加工时容易脆化开裂的现象 冷脆
3.钢的编号 碳素钢类型 格式 项目 Q+数字 质量等级符号 碳素结构钢 Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号 脱氧方式符号 含义 屈服强度 A到D依次提高 F：沸腾钢 Z：镇静钢（可省略） TZ：特种镇静钢（可省略） 优质碳素结构钢 数字+元素 数字 元素 ZG 铸钢 ZG+数字1+“-”+数字2 数字1 数字2 碳素工具钢 4.按成分分类的钢 碳含量 ≤0.25% 钢类型
三 铸铁（
>2.11％） 低碳钢 0.25%<中碳钢 ≤0.6% >0.6% 高碳钢 T+数字 T 数字 万分数表示的碳含量 含量较高者 铸钢 屈服强度 抗拉强度 碳 千分数表示的碳含量 引起钢的塑性和韧性急剧下降，尤其在低温时脆性更大的现象 1.组织特点：含有石墨
2. 石墨化过程（铸铁中石墨组织的形成） 阶段 名称 反应 第一阶段 高温石墨化 第二阶段 中间石墨化 第三阶段 低温石墨化 注：GX代表X次石墨 3. 影响铸铁的石墨化因素 （1）化学成分
①促进元素：C、Si、P（微弱促进） ②阻碍元素：Mn、S（强烈阻碍） （2）冷却速度：慢冷促进，快冷抑制
4.铸铁特点 铸铁类型 片墨铸铁 孕育铸铁1 显微组织 基体 F+P P/索氏体/托氏体（细小） 片状 石墨 牌号 石墨对性能的影响 所加试剂 孕育剂（细化石墨片→ 强度、硬度提高） 灰铸铁 HT+最低抗拉强度 ①抗拉强度降低，塑性减弱，抗压强度影响不大 ②使铸铁具有良好的减震性 ①使铸铁内部应力集中现象得到改善 ②减轻了石墨对基体的割裂作用，提高了铸铁强度、塑性和韧性 ①对基体割裂作用不强烈，且应（变质铸铁） F/P/F+P/回火球墨铸铁 2QT+抗拉强球状 度+“-”+断后伸长率+L/R介于片状和球状的过渡形态 （1）马氏体/托氏体+索氏体 孕育剂+球化剂 蠕墨铸铁 RuT+抗拉强度 力集中减小力学性能优于片墨铸铁，接近铁素体球墨铸铁 ②导热性、铸造型优于球墨铸铁 稀土硅钙合金+孕育剂 注：
（1）L表示该牌号球墨铸铁有低温下的冲击性能要求，R表示该牌号球墨铸铁有室温下的冲击性能要求 （2）KTH：黑心可锻铸铁，KTZ：珠光体可锻铸铁，KTB：白心可锻铸铁 （3）合金铸铁 类型 特点 耐热合金铸铁 耐热性（高温下抵抗氧化和生长（4）耐蚀合金铸铁 耐腐蚀 抗磨合金铸铁 耐磨性 Cr（质量分数14％~15％） P（质量分数0.4％~0.6％） P与铁素体或珠光体形成磷共晶体，呈断续网状分布在基体上 的能力） 加入元素 Si、Al、Cr ①铸件表面形成致密氧化膜（SiO2、Al2O3、Cr2O3），保护内部不被继续氧化 ②提高了铸铁临界温度，使之不易相变或石墨化，防止了铸铁生长 Si、Cr、Al、Mn、Cu 作用原理 ①铸件表面形成致密氧化膜 ②提高铁素体电极电位 在铸铁中形成Cr7C3，挺高了铸铁硬度 （4）生长：600℃以上反复加热时，体积增大、力学性能降低的现象 （原因：①渗碳体分解为石墨②氧化性气体渗入铸铁内部）
工程材料复习1-4章 - 图文
