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是碳合金中的一种共晶组织。在高温时由奥氏体和渗碳体构成；在低温时(727℃以下)，由13 莱氏体 珠光体和渗碳体构成。含碳量为4.3％，组织中含有大量渗碳体，所以硬度高，塑性、韧性低 14 断口检验 塔形车削发 纹检验 断口组织是钢材质量标志之一。将试样刻槽或折断后用肉眼或lO倍放大镜检查断口情况，称为断口检验。从断口可以看出金属的缺陷 将钢材车成规定的塔形或阶梯形试样，然后用酸蚀或磁粉法检验发纹，简称塔形检验 15 注：含碳量皆指质量分数。 2.钢铁材料的一般热处理
钢铁材料的一般热处理 名称 热处理过程 热处理目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工 1.退 火 将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备 ③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，细化晶粒，均匀组织，降低硬度，(1)完全退火 一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却) 充分消除内应力完全退火适用于锻件或铸钢件 降低钢的硬度，改善切削性能，并退 火 类 别 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于0.8％的碳素钢和合金工具钢 消除钢件焊接和冷校直时产生的内应力，消除精密零件切削加工时(3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后产生的内应力，以防止以后加工和缓慢冷却(一般采用随炉冷却) 用过程中发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等 ①改善组织结构和切削加工性能 2.正火 将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定②对机械性能要求不高的零件，常时间，然后在空气中冷却 用正火作为最终热处理 ③消除内应力 3. 淬火 将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却 将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却 淬 (1)单液淬火 火 类 别 (2)双液淬火 (3)火焰表面淬火 单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却 将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300—400oC，然后移人油中冷却 ①使钢件获得较高的硬度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等 800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后含碳量(质量分数)在0.8％以下的用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件表面，使 零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等 将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一l0min)到淬火温度，(4)表面感应淬 火 这时立即将水喷射到钢件表面。 经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持着较好的强度和韧性。 表面感应淬火适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件 ①获得所需的力学性能。在通常情况下，零件淬火后的强度和硬度有将淬火后的钢件加热到临界温度以下，保温一段时 4.回火 间，然后在空气或油中冷却 回火是紧接着淬火以后进行的，也是热处理的最后一道工序 很大提高，但塑性和韧性却有明显降低，而零件的实际工作条件要求有良好的强度和韧性。选择适当的回火温度进行回火后，可以获得所需的力学性能 ②稳定组织，稳定尺寸 ③消除内应力 将淬硬的钢件加热到150-50oC,并在这个温度保温 (1)低温回火 一定时间，然后在空气中冷却,低温回火多用于切削消除钢件因淬火而产生的内应力 刀具、量具、模具、滚动轴承和渗碳零件等 类 别 (1)中温回火 将淬火的钢件加热到350～450％，经保温一段时使钢件获得较高的弹性、一定的韧间冷却下来,一般用于各类弹簧及热冲模等零件 将淬火后的钢件加热到500～650oC，经过保温以 (1)高温回火 后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等 性和硬度 使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力 将淬火后的钢件进行高温(500～600oC)回火多用细化晶粒，使钢件获得较高韧性和5.调质 于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一足够的强度，使其具有良好的综合般是在粗加工之后进行的 6. 时 效 处 (2)自然时效 理 (1)人工时效 将经过淬火的钢件加热到100～160℃，经过长时间的保温，随后冷却 消除内应力，减少零件变形，稳定力学性能 将铸件放在露天；钢件(如长轴、丝杠等)放在海水尺寸，对精度要求较高的零件更为中或长期悬吊或轻轻敲打 要经自然时效的零件，重要 最好先进行粗加工 将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介7.化学热处理 质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变 钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能 化 学 (1)钢渗的碳 热 处 理 类 别 (2)钢渗的氮 将碳原子渗入钢件表层常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等 将氮原子渗入钢件表层 常用于重要的螺栓、螺母、销钉等零件 将碳和氮原子同时渗人到钢件表层适用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可用于高速钢刀具 使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性 提高钢件表层的硬度、耐磨性、 耐蚀性 提高钢件表层的硬度和耐磨性 (3)钢的氰化 将金属零件放在很浓的碱和氧化剂溶液中加热氧化，使金属零件表面生成一层带有磁性的四氧化三8.发黑 铁薄膜常用于低碳钢、低碳合金工具钢 蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等，其厚度为0.6～0.8μm 防锈、增加金属表面美观和光泽，由于材料和其他因素的影响，发黑层的薄膜颜色有消除淬火过程中的应力 六.合金元素对钢的性能影响
主要合金元素对钢的性能影响
元素名称 强 度 + + ++ + + + + + + + + + + · + 弹 性 + · + · · +++ · · · + · · · · 冲击 韧度 0 · - 0 +++ - 0 - - - 0 - - - --- 屈服 点 硬 度 + --- ++ + -- + + + + + + + · + 伸 长 蛊 0 +++ - 0 +++ - 0 - - 0 - · - - 断面 收缩 率 0 0 - 0 ++ · 0 - - 0 - - - - 低温 高温 韧性 强度 + + · ++ ++ · · · · + + + · · 0 + + +++ + ++ ++ ++ 耐 磨 性 -- · + -- · + · ++ +++ ++ 被切 削性 - --- · - --- - 0 - 0 · -- · + +++ ++ 锻 压 性 + --- - - --- - --- - - - -- -- - --- - 渗碳 性能 0 · ++ · · - · +++ · ++++ ++ · + · · 渗能 0 · ++ · · - · ++ · + + +++ + · · 抗性 0 -- --- - -- - 0 ++ - - -- -- + · · · · +++ · ++ + + · · + · · + - · 耐 蚀 性 氮 性氧 化冷却 速度 - -- --- -- -- - · -- ++ -- -- · · · Mr① Mn② Cr Ni① Ni② Si Cu Mo Co V W Al Ti S P + - ++ + - ++ ++ + + + + + · + +++ +++ · + · · · · · 注：“+”表示提高，“-’’表示降低，“0”表示没有影响，“·”表示影响情况尚不清楚，多个“+”或“-”表示提
高或降低的强烈程度。
①表示在珠光体钢中；②表示在奥氏体钢中。 主要合金元素对钢性能影响的有关说明
元素名称 Al B C Co 对性能主要影响 主要作用为细化晶粒和脱氧，在渗氮钢中能促成渗氮层，含量高时，能提高高温抗氧化性，耐H2s气体的腐蚀作用，固溶强化作用大，提高耐热合金的热强性，有促使石墨化倾向 微量硼能提高钢的淬透性，但随钢中碳含量增加，淬透性的提高逐渐减弱以至完全消失 含量增加，钢的硬度和强度也提高，但塑性和韧性随之下降 有固溶强化作用，使钢具有红硬性，提高高温性能、抗氧化和耐腐蚀性，为高温合金及超硬高速钢的重要合金元素，提高钢的Ms点，降低钢的淬透性 提高钢的淬透性，并有二次硬化作用，增加高碳钢的耐磨性，含量超过12％时，使钢具有良好的高温抗氧化Cr 性和耐氧化性介质腐蚀作用，提高钢的热强性，是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性 含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过0．30％时，在热变形加工时导致高温铜Cu 脆现象，含量高于0．75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％一3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性 Mn 降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向 Mo 提高钢的淬透性，含量0.5％时，能降低回火脆性，有二次硬化作用。提高热强性和蠕变强度，含量2％～3％时，提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力 有不明显的固溶强化及提高淬透性的作用，提高蠕变强度，与钢中其他元素化合，有沉淀硬化作用，表面渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性，在低碳钢中，残余氮会导致时效脆性 固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的8倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等) 提高塑性及韧性，(提高低温韧性更明显)，改善耐蚀性能，与铬、钼联合使用，提高热强性，是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一 固溶强化及冷作硬化作用很好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性 改善切削加工性 包括镧系元素及钇和钪等17个元素，有脱气、脱硫和消除其他有害杂质作用，改善钢的铸态组织，0．2％的含量可提高抗氧化性、高温强度及蠕变强度，增加耐蚀性 改善切削性。产生热脆现象，恶化钢的质量，硫含量高，对焊接性产生不好影响 常用的脱氧剂，有固熔强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善N Nb Ni P Pb RE S Si 综合力学性能有利，提高弹性极限，增加自然条件下的耐蚀性。含量较高时，降低焊接性，且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化 Ti 固溶强化作用强，但降低固溶体的韧性，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，但化合钛却降低钢的淬透性。改善回火稳定性，并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度，且改善钢的焊接性 固溶于奥氏体中可提高钢的淬透性，但化合状态存在的钒，会降低钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，并有很V 强的二次硬化作用，固溶于铁素体中有极强的固溶强化作用。细化晶粒以提高低温冲击韧性，碳化钒是最硬耐磨性最好的金属碳化物，明显提高工具钢的寿命，提高钢的蠕变和持久强度，钒、碳含量比超过5.7时，可大大提高钢抗高温高压氢腐蚀的能力，但会稍微降低高温抗氧化性 W 有二次硬化作用，使钢具有红硬性，提高耐磨性，对钢的淬透性、回火稳定性、力学性能及热强性的影响均与钼相似，稍微降低钢的抗氧化性 锆在钢中作用与铌、钛、钒相似，含量小时，有脱氧、净化和细化晶粒的作用，提高钢的低温韧性，消除时效现象，提高钢的冲压性能 Zr 注：各成分的含量皆指质量分数。
七.钢铁产品相关术语
1.常用钢产品术语
常用钢产品术语
序号 名 称 说 明 碳钢也叫碳素钢，是含碳量wc小于2％的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为1 碳钢 建筑结构钢和机器制造结构钢两种;按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25％)，中碳钢(wc 0.25％-0.6％)和高碳钢(wc >0.6％)按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低),一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低 这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含s、P的量依次降低，钢材质量依次提高。若在2 碳素结构钢 牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F，’或“b”者为镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢,碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，