根据铁碳合金相图判断碳素钢的性能2
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图 4-19 含
碳量对力学性能的 影响
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，距离越小，铸造性能愈好，如纯铁、共晶成分或接近共晶成分 的铸铁铸造性能比铸钢好。 因此， 共晶成分的铸铁常用来浇注铸件， 其流动性好，分散缩孔少，显微编析少。 对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。钢处于奥氏体状态 时，强度低、塑性高，便于塑性变形。因此，锻造或轧制温度必须 选择在单相奥氏体区的适当温度范围内，始轧和始锻温度不能过 高，以免钢材氧化严重和发生奥氏体晶界熔化（称为过烧）。一般 控制在固相线以下 100～200℃。而终轧和终锻温度也不能过高，以 免奥氏体的晶粒粗大。但又不能过低，以免钢材塑性差导致产生裂 纹。 一般对亚共析钢的终锻和终轧温度控制在稍高于 GS 线 （A3 线） ； 过共析钢控制在稍高于 PSK 线（A1 线）。实际生产上各种碳钢的始 轧温度为 1150~1250℃，终锻和终轧温度为 750~850℃ 对焊接：由焊缝到母材在焊接过程中处于不同的温度条件， 因而整个焊缝区会出现不同组织，引起性能不均匀，可根据相图来 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： F Fe3C 相图更为重要，这在下面一章中详细介 绍。 【小结】 本节主要讲解了铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类，以 及铁碳合金相图的应用。 【作业】 习题册相关内容
过共晶白口铁（）〉4.3%C〉）——组织为一次渗碳体和莱氏 体； 四、含碳量对铁碳合金机械性能的影响 室温下铁碳合金由铁素体和渗碳体两个相组成，铁素体是软、
韧的相；渗碳体是硬、脆相，当两者以层片状组成珠光体时，珠光 体兼具两者的优点， 即具有较高的硬度、 强度和良好的塑性、 韧性。 铁碳合金中渗碳体是强化相，对于以铁素体为基体的钢来说， Fe C 渗碳体的数量愈多，分布愈均匀，其强度愈高。但若 3 以网状 分布于晶界上或呈粗大片状，尤其是作为基体时就使得铁碳合金的 塑性、 韧性大大下降， 这就是过共析钢和白口铸铁脆性很高的原因。 图 4-19 是含碳量对缓冷碳钢的机械性能的影响 随着含碳量的增加，强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当 含碳量大于 1.0%时， 由于网状二次渗碳体的出现，导致钢的强度下 降。为了保证工业用钢具有足够的强度和适当的塑性、韧性，其含 碳一般不超过 1.3~1.4%。 含碳量大于 2.11%的铁碳合金，即白口铸铁，由于其组织中存 在大量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以切削加工，除少数 耐磨件外很少应用。 五、 Fe Fe3C 相图的实际应用 1．为选材提供成分依据 F Fe3C 相图描述了铁碳合金的组织， 随含碳量的变化规律， 合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不 同成分的铁碳合金。 若零件要求塑性，韧性好，如建筑结构和容器等，应选用低 碳钢（0.10~0.25%C）；若零件要求强度、塑性、韧性都较好，如 轴等，应选用中碳钢（0.25~0.60%C）；若零件要求硬度高、耐磨 性好，如工具等，应选用高碳钢（0.6~1.3%C）。 白口铁具有很高的硬度和脆性，应用很少，但因其具有很高 的抗磨损能力，可应用于少数需要耐磨而不受冲击的零件，如：拔 丝模、轧辊和球磨机的铁球等。 2．为制定热加工工艺提供依据： F Fe3C 相图总结了不同成份的铁碳合金在缓慢冷却时组织 随温度的变化规律，这就为制订热加工工艺提供了依据，无论在铸 造、锻造，焊接、热处理等方面都具有重要意义。
江苏省技工院校 教 案 首 页
授课日期 班 级 9.22 机11 技师1 班
课题：
根据铁碳合金相图判断碳素钢的性能
教学目的要求：铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类及铁碳合金相图的应用。 教学重点、难点： 1. 铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类；
2. 铁碳合金相图的应用。来自授课方法： 面授（课堂教学） 教学参考及教具（含电教设备） ： 《金属材料及热处理》 授课执行情况及分析： 板书设计或授课提纲
过共析钢（）〉0.77%C））——组织为珠光体和二次渗碳体； 3．白口铸铁（2.11~6.69%）——其特点是液相结晶时都有共 晶转变，因共晶反应在恒温下进行，故流动性好，成分偏析小，分 散缩孔少，具有较好的铸造性能，但由于渗碳体量过多，脆性大， 不能锻造、轧制，工业上应用不广。 根据室温组织的不同又将其分为三类： 亚共晶白口铁（〈4.3%C〉）——组织为珠光体、二次渗碳体 和莱氏体； 共晶白口铁（4.3%C）） ——组织为莱氏体；
根据铁碳合金相图判断碳素钢的性能 三、铁碳合金按其含碳量及室温组织可分为三大类 1、纯铁 2、钢 3、白口铸铁 四、含碳量对铁碳合金机械性能的影响 五、 Fe Fe3C 相图的实际应用 1．为选材提供成分依据 2．为制定热加工工艺提供依据
【复习提问】 1.为什么钢铁材料可以通过热处理改变其力学性能？ 2．生产中细化晶粒的目的是什么？ 【引入新课】 人们之所以会用低碳钢钢丝捆扎物体，而用高碳钢钢丝起吊 重物，是因为碳含量低的钢塑性好，易变形。而碳含量高的钢的强 度高， 承载能力大。 那么， 为什么碳含量的高低会影响钢的性能呢？ 这可以从铁碳合金相图中找到答案，并找出碳含量对碳钢性能影响 的规律。 【讲授新课】 三、 三、铁碳合金按其含碳量及室温组织可分为三大类 1．纯铁（〈0.0218%C〉）显微组织为铁素体。 2．钢（0.0218%～2.11%C），其特点是高温组织为单相奥氏 体，具有良好的塑性，适用于锻造、轧制，工业上应用广泛。根据 其室温组织又将其分为三类： 亚共析钢（〈0.77%C〉）——组织为铁素体和珠光体； 共析钢（0.77%C）） ——组织为珠光体；
碳量对力学性能的 影响
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，距离越小，铸造性能愈好，如纯铁、共晶成分或接近共晶成分 的铸铁铸造性能比铸钢好。 因此， 共晶成分的铸铁常用来浇注铸件， 其流动性好，分散缩孔少，显微编析少。 对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。钢处于奥氏体状态 时，强度低、塑性高，便于塑性变形。因此，锻造或轧制温度必须 选择在单相奥氏体区的适当温度范围内，始轧和始锻温度不能过 高，以免钢材氧化严重和发生奥氏体晶界熔化（称为过烧）。一般 控制在固相线以下 100～200℃。而终轧和终锻温度也不能过高，以 免奥氏体的晶粒粗大。但又不能过低，以免钢材塑性差导致产生裂 纹。 一般对亚共析钢的终锻和终轧温度控制在稍高于 GS 线 （A3 线） ； 过共析钢控制在稍高于 PSK 线（A1 线）。实际生产上各种碳钢的始 轧温度为 1150~1250℃，终锻和终轧温度为 750~850℃ 对焊接：由焊缝到母材在焊接过程中处于不同的温度条件， 因而整个焊缝区会出现不同组织，引起性能不均匀，可根据相图来 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： F Fe3C 相图更为重要，这在下面一章中详细介 绍。 【小结】 本节主要讲解了铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类，以 及铁碳合金相图的应用。 【作业】 习题册相关内容
过共晶白口铁（）〉4.3%C〉）——组织为一次渗碳体和莱氏 体； 四、含碳量对铁碳合金机械性能的影响 室温下铁碳合金由铁素体和渗碳体两个相组成，铁素体是软、
韧的相；渗碳体是硬、脆相，当两者以层片状组成珠光体时，珠光 体兼具两者的优点， 即具有较高的硬度、 强度和良好的塑性、 韧性。 铁碳合金中渗碳体是强化相，对于以铁素体为基体的钢来说， Fe C 渗碳体的数量愈多，分布愈均匀，其强度愈高。但若 3 以网状 分布于晶界上或呈粗大片状，尤其是作为基体时就使得铁碳合金的 塑性、 韧性大大下降， 这就是过共析钢和白口铸铁脆性很高的原因。 图 4-19 是含碳量对缓冷碳钢的机械性能的影响 随着含碳量的增加，强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当 含碳量大于 1.0%时， 由于网状二次渗碳体的出现，导致钢的强度下 降。为了保证工业用钢具有足够的强度和适当的塑性、韧性，其含 碳一般不超过 1.3~1.4%。 含碳量大于 2.11%的铁碳合金，即白口铸铁，由于其组织中存 在大量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以切削加工，除少数 耐磨件外很少应用。 五、 Fe Fe3C 相图的实际应用 1．为选材提供成分依据 F Fe3C 相图描述了铁碳合金的组织， 随含碳量的变化规律， 合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不 同成分的铁碳合金。 若零件要求塑性，韧性好，如建筑结构和容器等，应选用低 碳钢（0.10~0.25%C）；若零件要求强度、塑性、韧性都较好，如 轴等，应选用中碳钢（0.25~0.60%C）；若零件要求硬度高、耐磨 性好，如工具等，应选用高碳钢（0.6~1.3%C）。 白口铁具有很高的硬度和脆性，应用很少，但因其具有很高 的抗磨损能力，可应用于少数需要耐磨而不受冲击的零件，如：拔 丝模、轧辊和球磨机的铁球等。 2．为制定热加工工艺提供依据： F Fe3C 相图总结了不同成份的铁碳合金在缓慢冷却时组织 随温度的变化规律，这就为制订热加工工艺提供了依据，无论在铸 造、锻造，焊接、热处理等方面都具有重要意义。
江苏省技工院校 教 案 首 页
授课日期 班 级 9.22 机11 技师1 班
课题：
根据铁碳合金相图判断碳素钢的性能
教学目的要求：铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类及铁碳合金相图的应用。 教学重点、难点： 1. 铁碳合金按其含碳量及室温组织的分类；
2. 铁碳合金相图的应用。来自授课方法： 面授（课堂教学） 教学参考及教具（含电教设备） ： 《金属材料及热处理》 授课执行情况及分析： 板书设计或授课提纲
过共析钢（）〉0.77%C））——组织为珠光体和二次渗碳体； 3．白口铸铁（2.11~6.69%）——其特点是液相结晶时都有共 晶转变，因共晶反应在恒温下进行，故流动性好，成分偏析小，分 散缩孔少，具有较好的铸造性能，但由于渗碳体量过多，脆性大， 不能锻造、轧制，工业上应用不广。 根据室温组织的不同又将其分为三类： 亚共晶白口铁（〈4.3%C〉）——组织为珠光体、二次渗碳体 和莱氏体； 共晶白口铁（4.3%C）） ——组织为莱氏体；
根据铁碳合金相图判断碳素钢的性能 三、铁碳合金按其含碳量及室温组织可分为三大类 1、纯铁 2、钢 3、白口铸铁 四、含碳量对铁碳合金机械性能的影响 五、 Fe Fe3C 相图的实际应用 1．为选材提供成分依据 2．为制定热加工工艺提供依据
【复习提问】 1.为什么钢铁材料可以通过热处理改变其力学性能？ 2．生产中细化晶粒的目的是什么？ 【引入新课】 人们之所以会用低碳钢钢丝捆扎物体，而用高碳钢钢丝起吊 重物，是因为碳含量低的钢塑性好，易变形。而碳含量高的钢的强 度高， 承载能力大。 那么， 为什么碳含量的高低会影响钢的性能呢？ 这可以从铁碳合金相图中找到答案，并找出碳含量对碳钢性能影响 的规律。 【讲授新课】 三、 三、铁碳合金按其含碳量及室温组织可分为三大类 1．纯铁（〈0.0218%C〉）显微组织为铁素体。 2．钢（0.0218%～2.11%C），其特点是高温组织为单相奥氏 体，具有良好的塑性，适用于锻造、轧制，工业上应用广泛。根据 其室温组织又将其分为三类： 亚共析钢（〈0.77%C〉）——组织为铁素体和珠光体； 共析钢（0.77%C）） ——组织为珠光体；