第一節(jié)冶金質(zhì)量對鋼性能第二節(jié)碳鋼的熱處理第三節(jié)鋼的合金化基本要求第五章改善鋼的組織與性能的基本途徑第一節(jié)冶金質(zhì)量對鋼性能的影響鋼的冶金質(zhì)量：鋼在冶煉、澆注及壓力加工后的質(zhì)量。主要包括:(1)所含雜質(zhì)元素；(2)非金屬夾雜物；(3)鋼錠的宏觀組織及壓力加工后的組織缺陷。一、雜質(zhì)元素對鋼材性能的影響鋼中常存元素：Mn，Si，S，P，O，H，N等。Mn和Si：(1)煉鋼脫氧劑；(2)溶于鐵，有固溶強(qiáng)化作用；(3)Mn可減輕S的有害作用。S：(1)不溶于Fe，而與鐵形成化合物FeS；(2)FeS與Fe形成低熔點(diǎn)共晶物，且分布于晶間，溫度較高時(shí)，鋼材表現(xiàn)出熱脆性。(3)Mn和S的親和性更大，可消除熱脆性，同時(shí)增加鋼材的切削性能。P：(1)α-Fe中最大溶解度為1.2%；(2)易偏析形成Fe3P，可是鋼的強(qiáng)度提高，但增加脆性；(3)Fe3P使脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇升高，引起鋼的冷脆性。(4)增加P含量可增加切削性；(5)與Cu同時(shí)存在時(shí)可提高耐蝕性。O、N和H：(1)O和N溶入固體降低鋼的沖擊韌性并急劇提高脆性轉(zhuǎn)折溫度；(2)微量的H引起氫脆；存在形式：游離氣態(tài)、固溶體或化合物。鋼中白點(diǎn)二、非金屬夾雜物對鋼材性能的影響非金屬夾雜物的來源：(1)冶煉、澆注過程中的物理化學(xué)反應(yīng)生成物；(2)澆注過程中因侵蝕剝落形成的爐渣及耐火材料。非金屬夾雜物的主要類型：氧化物和硫化物。對鋼材性能的影響：與基體彈塑性變形不協(xié)調(diào)而引起應(yīng)力集中，脆性夾雜物邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋，從而降低鋼強(qiáng)度。三、鋼錠的宏觀組織根據(jù)脫氧程度分：鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼：(1)Mn、Al、Si脫氧的鋼(2)包括表面細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)(3)晶粒下沉形成下部錐體(4)偏析形成V型偏析和逆V型偏析(5)存在縮孔、縮松和氣泡集中縮孔縮孔縮松沸騰鋼(1)僅用Mn脫氧；(2)氧含量高高，生成成CO而使鋼液液沸騰；；(3)氣泡量和和偏析較較鎮(zhèn)靜鋼鋼嚴(yán)重；；(4)集中縮孔孔少。半鎮(zhèn)靜鋼鋼用Mn、Al脫氧，質(zhì)質(zhì)量介于于鎮(zhèn)靜鋼鋼和沸騰騰鋼機(jī)械性能能要求高高時(shí)，用用鎮(zhèn)靜鋼鋼；要求求塑性好好時(shí)，可可用沸騰騰鋼，如如冷沖壓壓汽車殼殼體、油油箱等四、鋼的的分類按照化學(xué)學(xué)成分：：碳鋼與與合金鋼鋼碳鋼：1、低碳鋼鋼Cwt.%<0.25%;2、中碳鋼鋼0.30%<Cwt.%<0.55%;3、高碳鋼鋼Cwt.%>0.6%。合金鋼：：1、低合金金鋼合合金元元素含量量小于5wt.%;2、中合金金鋼合合金元元素含量量為5-10wt.%;3、高合金金鋼合合金元元素含量量大于10wt.%;按用途分分1、結(jié)構(gòu)鋼鋼：構(gòu)件件及機(jī)器器零件用用鋼；2、工具鋼鋼：刃具具鋼、模模具鋼和和量具鋼鋼；3、特殊用用途鋼：：不銹鋼鋼、耐磨磨鋼、耐耐熱鋼等等。按冶煉方方法分：：沸騰鋼鋼、鎮(zhèn)靜靜鋼和半半鎮(zhèn)靜鋼鋼。按質(zhì)量等等級分(根據(jù)S和P含量)1、普通鋼鋼：P為0.045-0.085%；S為0.055-0.065%；2、優(yōu)質(zhì)鋼鋼：P為0.035-0.04%；S為0.03-0.04%；3、高級優(yōu)優(yōu)質(zhì)鋼：：P為0.03-0.035%；S為0.02-0.03%。第二節(jié)碳碳鋼的熱熱處理鋼的熱處處理：將鋼在在固態(tài)下以一定的的方式進(jìn)進(jìn)行加熱、保保溫，然后采采取合適適的方式式冷卻，讓其獲獲得所需需要的組組織結(jié)構(gòu)構(gòu)和性能能的工藝藝。通常用溫溫度—時(shí)間坐標(biāo)標(biāo)繪出熱處理工工藝曲線線。預(yù)備熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線時(shí)間溫度/℃根據(jù)熱處處理原理理制定的的溫度、時(shí)時(shí)間、介介質(zhì)等參參數(shù)稱熱處理工工藝。在機(jī)床制制造中約約60-70%的零件要要經(jīng)過熱熱處理。。在汽車、、拖拉機(jī)機(jī)制造業(yè)業(yè)中需熱熱處理的的零件達(dá)達(dá)70-80%。模具、滾滾動軸承承100%需經(jīng)過熱熱處理。。重要零件件都需適適當(dāng)熱處處理后才才能使用用。熱處理特特點(diǎn):區(qū)別于其其他加工工工藝如如鑄造、、壓力加加工等，，只通過改改變工件件的組織織來改變變性能，，而不改改變其形形狀。鑄造軋制熱處理適適用范圍圍:只適用于于固態(tài)下發(fā)發(fā)生相變變的材料，，不發(fā)生生固態(tài)相相變的材材料不能能用熱處處理強(qiáng)化化。其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等根據(jù)加熱、冷冷卻方式式及鋼組組織性能能變化特特點(diǎn)不同，將將熱處理理工藝分分類如下下：鐵碳相圖圖中PSK、GS、ES線分別用用A1、A3、Acm表示。冷卻時(shí)的實(shí)際際轉(zhuǎn)變溫溫度分別別用Ar1、Ar3、Arcm表示加熱時(shí)的實(shí)際際轉(zhuǎn)變溫溫度分別別用Ac1、Ac3、Accm表示退火：將工件件加熱到到高于AC3或AC1溫度以上上，保溫溫一定時(shí)時(shí)間，隨隨后以足夠緩慢慢的速度度冷卻，使鋼得得到接近近平衡組組織的熱熱處理工工藝。目的：⑴調(diào)整硬度度，便于于切削加加工。⑵消除除內(nèi)應(yīng)力力，防止止加工中變形。。⑶細(xì)化化晶粒，，為最終終熱處理作組織織準(zhǔn)備。。真空退火爐根據(jù)加熱熱溫度不不同退火火分為完全退火火和不完全退退火。完全退火火：加熱到到AC3以上，得得到均一奧氏氏體組織織后再緩緩冷轉(zhuǎn)變變?yōu)橹楣夤怏w組織織的過程。。不完全退退火：加熱到到AC1以上，得得到奧氏體加加未溶碳碳化物或或鐵素體體，再緩緩冷進(jìn)行行組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的過程。。球化退火火將鋼加熱熱到Ac1以上20～30℃，保溫一一段時(shí)間間，然后后緩慢冷冷卻，得得到在鐵鐵素體基基體上均均勻分布布的球狀狀或顆粒粒狀碳化化物的組組織。球化退火火目的：：使鋼中中碳化物物球化而而進(jìn)行的的退火工工藝。球球化退火火主要適適用于過過共析鋼鋼球狀珠光體球化退火火的組織織為鐵素體基基體上分分布著顆顆粒狀滲滲碳體的的組織，稱球狀狀珠光體體，用用P球表示。與片狀珠珠光體相相比，不不但硬度度低，便便于切削削加工，，而且在在淬火加加熱時(shí)，，奧氏體體晶粒不不易長大大，冷卻卻時(shí)工件件變形和和開裂傾傾向小。。正火：將鋼加加熱到AC3或Accm以上，保保溫一定定時(shí)間，，在靜止的空空氣中冷冷卻，得到細(xì)珠光體體類型組組織的熱處理理工藝。。正火溫度要改善切切削性能能，低碳碳鋼用正正火，中中碳鋼用用退火或或正火，，高碳鋼鋼用球化化退火。。熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度正火的目目的⑴對于于低、中中碳鋼(≤0.6C%)，目的與與退火的的相同。。調(diào)整硬度度利于切切削、消消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力、、細(xì)化晶晶粒。球狀珠光體⑵對于于過共析析鋼，用用于消除除網(wǎng)狀二二次滲碳碳體，為為球化退火火作組織織準(zhǔn)備。。淬火目的的是為獲獲得馬氏氏體組織織，提高高鋼的性性能。淬火：將鋼加加熱到Ac3或Ac1以上，保保溫一定定時(shí)間，，以一定的的速度冷冷卻，得到馬氏體或或下貝氏氏體組織織的熱處理理工藝。。根據(jù)加熱熱溫度不不同淬火火分為完全淬火火和不完全淬淬火。完全淬火火：加熱到到Ac3以上，進(jìn)進(jìn)行淬火火的過程程。不完全淬淬火：加熱到到Ac1以上，得得到奧氏體加加未溶碳碳化物或或鐵素體體，再淬火的過程。。螺桿表面的淬火裂紋回火是指將淬淬火鋼重重新加熱熱到相變變點(diǎn)以下下的某溫溫度保溫溫后冷卻卻的工藝藝?；鼗鸬哪磕康模?1)減少或消消除淬火火內(nèi)應(yīng)力力,防止變形形或開裂裂。(2)獲得所需需要的力力學(xué)性能能。淬火火鋼一般般硬度高高，脆性性大，回回火可調(diào)調(diào)整硬度度、韌性性。(3)穩(wěn)定尺寸寸。表面淬火火：將鋼件件表面層層加熱到到臨界點(diǎn)點(diǎn)以上溫溫度并急急速冷卻卻。表面淬火火目的：：①使表表面具有有高的硬硬度、耐耐磨性和和疲勞極極限；②心部部在在保保持持一一定定的的強(qiáng)強(qiáng)度度、、硬硬度度的的條條件件下下，，具具有有足夠夠的的塑塑性性和和韌韌性性。。即即表表硬硬里里韌韌。。適用用于于承承受受彎彎曲曲、、扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、、摩摩擦擦和和沖沖擊擊的的零零件件。。軸的感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱感應(yīng)加熱化學(xué)學(xué)熱熱處處理理：將將鋼鋼件件置置于于一一定定介介質(zhì)質(zhì)中中加加熱熱、、保保溫溫，，使使介介質(zhì)質(zhì)中中活活性性原原子子滲滲入入工工作作表表層層，，以以改改變變表表層層的的化化學(xué)學(xué)成成分分組組織織，，具具有有某某些些特特殊殊的的機(jī)機(jī)械械和和物物化化性性能能。。與表表面面淬淬火火相相比比，，化化學(xué)學(xué)熱熱處處理理不不僅僅改改變變鋼鋼的的表表層層組組織織，，還還改改變變其其化化學(xué)學(xué)成成分分。?；瘜W(xué)學(xué)熱熱處處理理也也是是獲獲得得表表硬硬里里韌韌性性能能的的方方法法之之一一。。根據(jù)據(jù)滲滲入入的的元元素素不不同同，，化化學(xué)學(xué)熱熱處處理理可可分分為為滲滲碳碳、、氮氮化化、、多多元元共共滲滲、、滲滲其其他他元元素素等等。。一、、碳碳鋼鋼加加熱熱時(shí)時(shí)的的組組織織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變碳鋼鋼加加熱熱時(shí)時(shí)的的組組織織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變以共共析析鋼鋼為為例例αFe3CA>Ac10.02wt.%C體心立方6.69wt.%C復(fù)雜斜方0.77wt.%C面心立方第一步奧氏體晶核核形成及長長大：首先在與Fe3C相界形核，，晶核通過碳碳原子的擴(kuò)擴(kuò)散向和Fe3C方向長大。。奧氏體的形形成也是形核和和長大的過過程，分為為三步。第二步殘殘余Fe3C溶解:鐵素體的成成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)更接近于于奧氏體，，因而先消消失。殘余余的Fe3C隨保溫時(shí)間間延長繼續(xù)續(xù)溶解直至至消失。第三步奧奧氏體成分分均勻化：：Fe3C溶解后，其其所在部位位碳含量仍仍很高，通通過長時(shí)間間保溫使奧奧氏體成分分趨于均勻勻。溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線（875℃退火）亞共析鋼和和過共析鋼鋼的奧氏體體化過程與與共析鋼基基本相同。。由于先共析析或二次Fe3C的存在，要要獲得全部部奧氏體組組織，必須須相應(yīng)加熱熱到Ac3或Accm以上。加熱到Ac1以上的過程程是珠光體體向奧氏體體轉(zhuǎn)變的過過程，屬擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變變。奧氏體1、起始晶粒粒度：在奧奧氏體形成成剛結(jié)束時(shí)時(shí)，即晶粒粒邊界剛剛剛相互接觸觸時(shí)的晶粒粒大小；2、實(shí)際晶粒粒度：鋼在在加熱時(shí)所所獲得的實(shí)實(shí)際奧氏體體晶粒大小??；3、本質(zhì)晶粒粒度：鋼在在一定條件件下奧氏體體晶粒的長長大傾向性性。奧氏體晶粒粒大小對熱熱處理后零零件性能影影響較大，，一般希望望得到細(xì)小小的奧氏體體晶粒。4567本質(zhì)細(xì)晶粒粒鋼：晶粒粒長大傾向向性小。本質(zhì)粗晶粒粒鋼：晶粒粒長大傾向向性大。本質(zhì)細(xì)晶粒粒鋼在加熱熱到臨界點(diǎn)點(diǎn)Ac1以上直到930oC，晶粒未顯顯著長大。。本質(zhì)粗晶粒粒鋼在加熱熱到臨界點(diǎn)點(diǎn)Ac1后，晶粒開開始不斷長長大。奧氏體晶粒粒評定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)1-8級，1級最粗，8級最細(xì)。奧氏體化剛剛結(jié)束時(shí)的的晶粒細(xì)小小均勻。隨加熱溫度度升高或保保溫時(shí)間延延長，奧氏氏體晶粒將進(jìn)一一步長大，，這也是一一個(gè)自發(fā)的的過程。奧奧氏體晶粒粒長大過程程與再結(jié)晶晶晶粒長大過過程相同。奧氏體晶粒粒的長大奧氏體晶粒粒越大，由由其轉(zhuǎn)變成成的珠光體體也越粗大大。影響奧氏體體晶粒長大大的因素⑴加熱溫度度和保溫時(shí)時(shí)間:加熱溫度高高、保溫時(shí)時(shí)間長,晶粒粗大；⑵加熱速度:加熱速度越越快,過熱度越大大,形核率越高高,晶粒越細(xì),長時(shí)間保溫溫會導(dǎo)致晶晶粒粗大；；⑶合金元素:一些合金元元素形成的的碳化物、、氮化物或或氧化物阻阻礙奧氏體體長大，如如氧化鋁。。⑷原始組組織:平衡狀態(tài)的的組織有利利于獲得細(xì)細(xì)晶粒。二、冷卻時(shí)時(shí)的組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變熱處理冷卻卻時(shí)的組織織轉(zhuǎn)變是指指過冷奧氏體體的轉(zhuǎn)變。處于臨界點(diǎn)點(diǎn)Ar1以下的奧氏氏體稱過冷奧氏體體。隨過冷度不不同，過冷冷奧氏體將將轉(zhuǎn)變?yōu)椴徊煌螒B(tài)的的組織。Ar1珠光體索氏體屈氏體貝氏體馬氏體650600500350230共析鋼不同同過冷奧氏氏體轉(zhuǎn)變珠光體索氏體屈氏體它是鐵素體體與滲碳體體片層相間間的機(jī)械混混合物，根據(jù)片片層厚薄不不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和屈氏體㈠珠光體體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體體在Ar1到550℃左右間將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣夤怏w類型組組織。珠光體、索索氏體、屈屈氏體三種組織無無本質(zhì)區(qū)別別，只是形形態(tài)上的粗粗細(xì)之分，，因此其界界限也是相相對的。光鏡下形貌電鏡下形貌⑴珠光體體：形成溫度為為Ar1-650℃℃，片層較厚厚，500倍光鏡下可辨，用用符號P表示⑵索氏體體形成溫度為為650-600℃,片層較薄，，800-1000倍光鏡下可辨，用用符號S表示。電鏡形貌光鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌⑶屈氏體體形成溫度為為600-550℃，片層極薄薄，電鏡下下可辨，用用符號T表示。片間距bHRC片間距越小小，鋼的強(qiáng)強(qiáng)度、硬度度越高，而而塑性和韌韌性略有改改善。珠光體轉(zhuǎn)變變過程珠光體轉(zhuǎn)變變也是形核核和長大的的過程。滲碳體晶核核首先在奧氏體晶晶界上形成，在長大過過程中，其其兩側(cè)奧氏體的含碳碳量下降，促進(jìn)了鐵素素體形核，兩者相間間形核并長長大，形成成一個(gè)珠光光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變變是擴(kuò)散型型轉(zhuǎn)變。珠光體轉(zhuǎn)變變過程上貝氏體下貝氏體㈡貝氏體體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體體在550℃-230℃(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)闉樨愂象w類類型組織，，貝氏體用用符號B表示。根據(jù)其組織織形態(tài)不同同，貝氏體體又分為上上貝氏體(B上)和下貝氏體體(B下)。光鏡下電鏡下⑴上貝氏氏體形成溫度為為550-350℃。在光鏡下呈呈羽毛狀。。在電鏡下為為不連續(xù)棒棒狀的滲碳碳體分布于于自奧氏體體晶界向晶晶內(nèi)平行生生長的鐵素素體條之間間。光鏡下電鏡下⑵下貝氏體體形成溫度為為350℃-Ms。在光鏡下呈呈竹葉狀。。在電鏡下為為細(xì)片狀碳碳化物分布布于鐵素體體針內(nèi)，并并與鐵素體體針長軸方方向呈55-60o角。上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體上貝氏體強(qiáng)強(qiáng)度與塑性性都較低，，無實(shí)用價(jià)價(jià)值。下貝氏體除除了強(qiáng)度、、硬度較高高外，塑性性、韌性也也較好，即即具有良好好的綜合力力學(xué)性能，，是生產(chǎn)上上常用的強(qiáng)強(qiáng)化組織之之一。發(fā)生貝氏體體轉(zhuǎn)變時(shí),在奧氏體中中的貧碳區(qū)區(qū)形成鐵素素體晶核，，其含碳量量介于奧氏氏體與平衡衡鐵素體之之間，為過過飽和鐵素素體。貝氏體轉(zhuǎn)變變過程貝氏體轉(zhuǎn)變變也是形核核和長大的的過程。貝氏體轉(zhuǎn)變變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。上貝氏體轉(zhuǎn)變過程當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度度較高（550-350℃)時(shí)，條片狀狀鐵素體從從奧氏體晶晶界向晶內(nèi)內(nèi)平行生長長，隨鐵素素體條伸長長和變寬，，其碳原子子向條間奧奧氏體富集集，最后在在鐵素體條條間析出Fe3C短棒，奧氏氏體消失，，形成B上。下貝氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度度較低（350-230℃℃)時(shí)，鐵素體體在晶界或或晶內(nèi)某些些晶面上長長成針狀，，由于碳原原子擴(kuò)散能能力低,其遷移不能能逾越鐵素素體片的范范圍，碳在在鐵素體的的一定晶面面上以斷續(xù)續(xù)碳化物小小片的形式式析出。馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變變時(shí)，奧氏氏體中的碳碳全部保留留到馬氏體中。㈢馬氏體體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變變?yōu)轳R氏體體類型組織織。馬氏體轉(zhuǎn)變變是強(qiáng)化鋼鋼的重要途途徑之一。。碳在-Fe中的過飽和和固溶體稱稱馬氏體，，用M表示。馬氏體具有有體心正方方晶格（a=b≠c）軸比c/a稱馬氏體的的正方度。C%越高，正方方度越大，，正方畸變變越嚴(yán)重。。當(dāng)＜0.2%C時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏氏體為體心心立方晶格格.光鏡下馬氏體的形形態(tài)馬氏體的形形態(tài)分板條和針狀兩類。⑴板條馬馬氏體立體形態(tài)為為細(xì)長的扁棒狀，在光鏡下下板條馬氏氏體為一束束束的細(xì)條條組織。每束內(nèi)條與與條之間尺尺寸大致相相同并呈平平行排列。。一個(gè)奧氏體體晶粒內(nèi)可可形成幾個(gè)個(gè)取向不同同的馬氏體體束。SEMTEM電鏡下在電鏡下，，板條內(nèi)的的亞結(jié)構(gòu)主主要是高密密度的位錯(cuò)錯(cuò)，=1012/cm2，又稱位錯(cuò)馬氏體體。電鏡下電鏡下光鏡下⑵針狀馬馬氏體立體形態(tài)為為雙凸透鏡鏡形的片狀狀。顯微組組織為針狀狀。在電鏡下，，亞結(jié)構(gòu)主主要是孿晶晶，又稱孿晶馬氏體體。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C馬氏體的形形態(tài)主要取取決于其含含碳量C%小于0.2%時(shí)，組織幾幾乎全部是是板條馬氏氏體;C%大于1.0%C時(shí)幾乎全部部是針狀馬馬氏體;C%在0.2~1.0%之間為板條條與針狀的的混合組織織。45鋼正常淬火組織先形成的的馬氏體體片橫貫貫整個(gè)奧奧氏體晶晶粒，但但不能穿穿過晶界界和孿晶晶界；后形成的的馬氏體體片不能能穿過先先形成的的馬氏體體片，所以越越是后形形成的馬馬氏體片片越細(xì)小小。當(dāng)最大馬馬氏體片片細(xì)到光光鏡下無無法分辨辨時(shí)，該該馬氏體體稱隱晶晶馬氏體體.馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%馬氏體的的性能高硬度是馬氏體體性能的的主要特特點(diǎn)。馬氏體的的硬度主主要取決決于其含含碳量。。含碳量增增加，其其硬度增增加。當(dāng)含碳量量大于0.6%時(shí)，其硬硬度趨于于平緩。。針狀馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌馬氏體強(qiáng)強(qiáng)化的主要原原因是過過飽和碳碳引起的的固溶強(qiáng)化化。此外，，馬氏體體轉(zhuǎn)變產(chǎn)產(chǎn)生的組織細(xì)化化也有強(qiáng)化化作用。。馬氏體的的塑性和和韌性主要取決決于其亞結(jié)構(gòu)的的形式。針狀馬馬氏體脆脆性大，，板條馬馬氏體具具有較好好的塑性性和韌性性。馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的特特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變也是是形核和和長大的的過程。。因而馬氏氏體的含含碳量與與奧氏體體的含碳碳量相同同。其主要特特點(diǎn)是：：⑴無擴(kuò)擴(kuò)散性馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸⑵共格格位向關(guān)關(guān)系由于無擴(kuò)擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變變是以切變機(jī)制制進(jìn)行的。。界面原原子為馬馬氏體和和奧氏體體共有，，稱這種種關(guān)系為為共格關(guān)關(guān)系。⑶降溫溫形成馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始始的溫度度稱上馬馬氏體點(diǎn)點(diǎn)，用Ms表示.馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變終了了溫度稱稱下馬氏氏體點(diǎn)，，用Mf表示。在Ms以下，隨隨溫度下下降,轉(zhuǎn)變量增增加，冷冷卻中斷斷,轉(zhuǎn)變停止止。10080604020020f′′MsMfA%A%′⑷高速長長大馬氏體形形成速度度極快，，瞬間形形核，瞬瞬間長大大。⑸轉(zhuǎn)變變不完全全即使冷卻卻到Mf點(diǎn)，也不不可能獲獲得100%的馬氏體體，總有有部分奧奧氏體未未能轉(zhuǎn)變變而殘留留下來，，稱殘余余奧氏體體，用A′或′表示。含碳量對馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響含碳量對殘余奧氏體量的影響Ms、Mf與冷速無無關(guān)，主主要取決決于奧氏氏體中的的合金元元素含量量（包括括碳含量量）。馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變后，，A′量隨含碳碳量的增增加而增增加，當(dāng)當(dāng)含碳量量達(dá)0.5%后，A’量才顯著著。轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度℃轉(zhuǎn)變機(jī)制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴(kuò)散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴(kuò)散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于過飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf無擴(kuò)散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火二、碳鋼鋼過冷奧氏氏體轉(zhuǎn)變變圖兩種冷卻方式示意圖1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻過冷奧氏氏體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變方式式有等溫轉(zhuǎn)變變和連續(xù)冷卻卻轉(zhuǎn)變。過冷奧氏氏體轉(zhuǎn)變變圖：用用于描述述過冷奧奧氏體，，不同冷冷卻制度度下，隨隨時(shí)間和和溫度改改變而發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)變變的現(xiàn)象象。㈠過冷冷奧氏體體的等溫溫轉(zhuǎn)變圖圖(Time-Temperature-Transformationdiagram)過冷奧氏氏體的等等溫轉(zhuǎn)變變圖是表示奧奧氏體急急速冷卻卻到臨界界點(diǎn)A1以下在各各不同溫溫度下的的保溫過過程中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變量與與轉(zhuǎn)變時(shí)時(shí)間的關(guān)關(guān)系曲線線。又稱C曲線、S曲線或TTT曲線。5506502s10s5s2s5s10s30s40sC曲線的建建立以共析鋼鋼為例：：⑴取一批批小試樣樣并進(jìn)行行奧氏體體化。⑵將試樣分分組淬入入低于A1點(diǎn)的不同同溫度的的鹽浴中中，隔一一定時(shí)間間取一試試樣淬入入水中。。⑶測定每每個(gè)試樣樣的轉(zhuǎn)變變量，確確定各溫溫度下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變量與與轉(zhuǎn)變時(shí)時(shí)間的關(guān)關(guān)系。⑷將各溫溫度下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始始時(shí)間及及終了時(shí)時(shí)間標(biāo)在在溫度—時(shí)間坐標(biāo)標(biāo)中，并并分別連連線。轉(zhuǎn)變開始始點(diǎn)的連連線稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始始線。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變終了了點(diǎn)的連連線稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變終了了線。時(shí)間溫度A1MSMfA過冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體A1-Ms間及轉(zhuǎn)變變開始線線以左的的區(qū)域?yàn)闉檫^冷奧奧氏體區(qū)區(qū)。轉(zhuǎn)變終了了線以右右及Mf以下為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物物區(qū)。兩線之間間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變區(qū)。。亞共析鋼鋼和過共共析鋼的的等溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變圖：：亞共共析鋼和和過共析析鋼完全全奧氏體體化后的的等溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變圖與與共析鋼鋼等溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變圖區(qū)區(qū)別是在在C曲線的上上方各增增加了一一條線。。亞共析鋼鋼C曲線中，，該線表表示先共共析鐵素素體線。。過共析鋼鋼，該線線則是先先共析滲滲碳體線線。2、過冷奧奧氏體等等溫轉(zhuǎn)變變圖的意意義⑴轉(zhuǎn)變變開始線線與縱坐坐標(biāo)之間間的距離離為孕育育期。孕育期越越小，過過冷奧氏氏體穩(wěn)定定性越小小。孕育期最最小處稱稱C曲線的““鼻尖””。碳鋼鋼鼻尖處處的溫度度為550℃℃。⑵“鼻尖尖”以上上，隨過過冷度增增加，孕孕育期變變短；““鼻尖””以下，，隨過冷冷度增加加，孕育育期變長長。在鼻尖以以上,溫度較高高，相變變驅(qū)動力力??；在在鼻尖以以下，溫溫度較低低，擴(kuò)散散困難。。從而使使奧氏體體穩(wěn)定性性增加。。⑶C曲線明確確表示了了過冷奧奧氏體在在不同溫溫度下的的等溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物物PSTB上B下M+A′′3、影響C曲線的因因素使過冷奧奧氏體穩(wěn)穩(wěn)定性增增加的因因素使C曲線右移移；相反則則左移。。含碳量的的影響：：共析鋼鋼的過冷冷奧氏體體最穩(wěn)定定，C曲線最靠靠右。Cr對C曲線的影響大多數(shù)雜雜質(zhì)元素素增加奧奧氏體的的穩(wěn)定性性。奧氏體化化溫度提提高和保保溫時(shí)間間延長，，使奧氏氏體成分分均勻、、晶粒粗粗大、未未溶碳化化物減少少，增加加了過冷冷奧氏體體的穩(wěn)定定性，使使C曲線右移移。㈡過過冷奧氏氏體連續(xù)續(xù)冷卻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變圖共析鋼CCT曲線過冷奧氏氏體連續(xù)續(xù)冷卻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變圖又又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformationdiagram)曲線，是是通過測測定不同同冷速下下過冷奧奧氏體的的轉(zhuǎn)變量量獲得的的。Vk’Vk共析鋼的的CCT曲線過冷奧氏氏體轉(zhuǎn)變變在一定定溫度范范圍內(nèi)進(jìn)進(jìn)行，因因此組織不均均勻。連續(xù)冷卻卻曲線中中，珠光光體轉(zhuǎn)變變所需孕孕育期長長（與相相應(yīng)過冷冷度下TTT圖比較））。Vk’Vk共析鋼的的CCT曲線共析鋼的的CCT曲線沒有貝氏氏體轉(zhuǎn)變變區(qū)，在珠光光體轉(zhuǎn)變變區(qū)之下下多了一一條轉(zhuǎn)變變中止線。當(dāng)連續(xù)冷冷卻曲線線碰到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變中止止線時(shí)，，珠光體體轉(zhuǎn)變中中止，余余下的奧奧氏體一一直保持持到Ms以下轉(zhuǎn)變變?yōu)轳R氏氏體。Vk時(shí)間/s溫度/℃共析鋼的的CCT圖共析溫度度連續(xù)冷卻卻轉(zhuǎn)變曲線完全退火火正火等溫轉(zhuǎn)變曲線油淬水淬M+A’’M+T+A’SP200100圖中的Vk為CCT曲線的淬火臨界界冷卻速速度，即獲得得全部馬馬氏體組組織時(shí)的的最小冷冷卻速度度。Vk′為TTT曲線的臨臨界冷卻卻速度.Vk′1.5Vk。用TTT曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變爐冷空冷油冷水冷PST+M+A’M+A’P均勻A細(xì)AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf時(shí)間650℃600℃550℃PST45鋼850℃油冷組織織M+T三、鋼的的淬透性性工件尺寸寸、冷卻卻介質(zhì)等等影響零零件表層層和內(nèi)部部的組織織。M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在在淬火時(shí)時(shí)獲得淬硬層深度的能能力。其其大小是是用規(guī)定定條件下下淬硬層深深度來表示。。淬硬層深深度是指由工工件表面面到半馬馬氏體區(qū)區(qū)(50%M+50%P)的深度。。淬硬性是指鋼淬淬火后所所能達(dá)到到的最高高硬度，，即硬化化能力。。淬火臨界界直徑(Dk)：圓柱鋼鋼棒在規(guī)規(guī)定的淬淬火介質(zhì)質(zhì)中能全全部淬透透的最大大直徑。。淬透性高高的鋼（（C曲線靠右右），Dk越大。淬火介質(zhì)質(zhì)的冷卻卻能力愈愈強(qiáng)，鋼鋼的臨界界直徑越越大。影響淬透透性的因因素鋼的淬透透性取決決于臨界界冷卻速速度Vk，Vk越小，淬淬透性越越高。Vk取決于C曲線的位位置，C曲線越靠靠右，Vk越小。凡是影響響C曲線的因因素都是是影響淬淬透性的的因素。。共析鋼的的C曲線靠右右，其臨臨界速度度最?。?；多數(shù)合合金元素素都使鋼鋼的淬透透性提高高；奧氏氏體化溫溫度高、、保溫時(shí)時(shí)間長也也使鋼的的淬透性性提高。。螺桿表面的淬火裂紋四、碳鋼鋼在回火火時(shí)的組組織轉(zhuǎn)變變室溫下，，馬氏體和和殘余奧奧氏體處處于亞穩(wěn)穩(wěn)態(tài)，趨于分分解為鐵鐵素體及及碳化物物，這一一過程會會導(dǎo)致零零件性能能和尺寸寸變化。。淬火中，，各處冷卻卻速度不不一致，導(dǎo)致零零件存在在殘余內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，，會導(dǎo)致致零件變變形開裂裂?；鼗鸬哪磕康?、減少或或消除淬淬火內(nèi)應(yīng)應(yīng)力，防防止變形形或開裂裂；2、獲得所所需要的的力學(xué)性性能。淬淬火鋼一一般硬度度高，脆脆性大，，回火可可調(diào)整硬硬度、韌韌性。3、穩(wěn)定組組織和零零件尺寸寸回火是指將淬淬火鋼加加熱到A1以下的某某溫度保保溫后冷冷卻的工工藝。（一）回回火時(shí)的的組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變淬火鋼回回火時(shí)的的組織轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變主要要發(fā)生在在加熱階階段。隨加熱溫溫度升高高，淬火火鋼的組組織發(fā)生生四個(gè)階階段變化化。第一階段段（80-200oC）：馬氏氏體分解解；第二階段段（200-300oC）：殘余余奧氏體體的轉(zhuǎn)變變；第三階段段（300-400oC）：碳化化物的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變；第四階段段（>400oC）：α相狀態(tài)的的變化和和碳化物物的聚集集長大。。透射電鏡下的回火馬氏體形貌1、馬氏體體的分解解（80-200℃℃）80℃回火時(shí)，，鋼的組組織無變變化。80-200℃℃加熱時(shí)，，馬氏體體將發(fā)生生分解,從馬氏體體中析出出-碳化物(-FeXC，x接近2)，使馬氏氏體過飽飽和度降降低。析出的碳碳化物以以細(xì)片狀狀分布在在馬氏體體基體上上，這種種組織稱稱回火馬馬氏體，，用M回表示。在光鏡下下M回為黑色，，A′為白色。?；鼗瘃R氏體淬火高碳碳鋼回火火時(shí)析出出ε碳化物；；<0.2%C時(shí)，不析析出碳化化物，只只發(fā)生碳碳在位錯(cuò)錯(cuò)附近的的偏聚；；淬火中中碳鋼回回火析出出混合馬馬氏體組組織。(1)回火溫度度越高，馬馬氏體分分解越快快；(2)回火初期期分解較快快；(3)淬火馬氏氏體碳濃濃度越高，分分解越快快，M回碳濃度也也越高。。2、殘余奧奧氏體分分解(200-300oC)①馬氏體體繼續(xù)分分解；②殘余奧奧氏體所所受的壓壓力下降降，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橄孪仑愂象w體，且在在回火過過程中能能完全全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變；③-碳化化物物開始始向向Fe3C轉(zhuǎn)變變（（形形核核、、長長大大））。3、碳碳化化物物的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變(300-400oC)①-碳化化物物完完全全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉镕e3C；②到到350℃℃,馬氏氏體體含含碳碳量量降降到到鐵鐵素素體體平平衡成成分分；；③內(nèi)應(yīng)應(yīng)力力大大量量消消除除。?；鼗鹎象wM回轉(zhuǎn)變變?yōu)闉樵谠诒３殖竹R馬氏氏體體形形態(tài)態(tài)的的鐵鐵素素體體基基體體上分分布布著著細(xì)粒粒狀狀Fe3C組織織，，稱稱回回火火屈屈氏氏體體，，用用T回表示示。?；鼗鹚魇象w4、α相狀狀態(tài)態(tài)的的變變化化和和Fe3C聚集集長長大大鐵素素體體開始始回復(fù)復(fù)，600oC開始始再結(jié)結(jié)晶晶。450℃℃以上上鐵鐵素素體體發(fā)發(fā)生生多多邊邊形形化化，，由針針片片狀狀變變?yōu)闉槎喽噙呥呅涡巍?00℃℃以上上,Fe3C開始始聚聚集集長長大大，，由由片片狀狀向向顆顆粒粒狀狀轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變。這種在在多邊形形鐵素素體基基體上分布布著顆粒狀狀Fe3C的組織織稱回回火索索氏體體，用用S回表示。。（二））回火火后的的組織織根據(jù)在在不同同回火火溫度度下發(fā)發(fā)生的的組織織轉(zhuǎn)變變，可可將回回火得得到的的組織織區(qū)分分為三三種類類型。。1、100-300oC為回火火馬氏氏體，，M回。具有一一定過過飽和和度的的α相及與與其共共格聯(lián)聯(lián)系的的片狀狀ε碳化物物組成成的混混合物物。2、300-500oC為回火火屈氏氏體，，T回。α相與滲滲碳體體(Fe3C)組成的的混合合物組組織。。3、500-650oC為回火火索氏氏體，，S回。經(jīng)過回回復(fù)或或再結(jié)結(jié)晶的的α相和顆顆粒狀狀滲碳碳體的的混合合物組組織。。回火M與淬火火M組織比比較淬火M回火M回火M：具有有一定定過飽飽和度度的α相及與與其共共格聯(lián)聯(lián)系的的片狀狀ε碳化物物組成成的混混合物物?；鼗餞與T組織形形態(tài)比比較回火TT回火T：α相與細(xì)細(xì)粒狀狀滲碳碳體(Fe3C)組成的的混合合物組組織。?；鼗餝與S組織形形態(tài)比比較S回火S回火S：經(jīng)過過回復(fù)復(fù)或再再結(jié)晶晶的α相和顆顆粒狀狀滲碳碳體的的混合合物組組織。。40鋼力學(xué)學(xué)性能能與回回火溫溫度的的關(guān)系系（三））回火火時(shí)的的性能能變化化回火時(shí)時(shí)力學(xué)學(xué)性能能變化化總的趨趨勢是是隨回回火溫溫度提提高，，鋼的的強(qiáng)度度、硬硬度下下降，，塑性性、韌韌性提提高。200℃以下，，除亞亞共析析鋼外外，由由于馬馬氏體體中碳碳化物物的彌彌散析析出，，鋼的的硬度度并不不下降降，高高碳鋼鋼硬度度甚至至略有有提高高。200-300℃，由于于高碳碳鋼中中A′的轉(zhuǎn)變變,硬度略略有升升高。。大于300℃,由于Fe3C粗化，，馬氏氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉殍F素素體,硬度直直線下下降。。（四））回火火脆性性淬火鋼鋼的韌韌性并并不總總是隨隨溫度度升高高而提提高。。在某些些溫度度范圍圍內(nèi)回回火時(shí)時(shí)，會會出現(xiàn)現(xiàn)沖擊擊韌性性下降降的現(xiàn)現(xiàn)象，，稱回火脆脆性。第一類類回火火脆性性又稱不不可逆逆回火火脆性性。是是指淬淬火鋼鋼在250-400℃回火時(shí)時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)的脆脆性。。這種回回火脆脆性是是不可可逆的的，只只要在在此溫溫度范范圍內(nèi)內(nèi)回火火就會會出現(xiàn)現(xiàn)脆性性。目前尚尚無有有效消消除辦辦法，，回火火時(shí)應(yīng)應(yīng)避開開這一一溫度度范圍圍。淬火加加高溫溫回火火的熱熱處理理稱作作調(diào)質(zhì)質(zhì)處理理，簡簡稱調(diào)質(zhì)。廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。提高e及s，同時(shí)使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力?；鼗鹉康腟回

T回

M回

回火組織550-650℃350-550℃150-250℃回火溫度高溫回火中溫回火低溫回火適用于彈簧熱處理（五）回回火種類類第三節(jié)鋼鋼的合金金化在碳鋼中中加入一一定量的的合金元元素進(jìn)行行合金化化，可進(jìn)進(jìn)一步改改善鋼的的組織和和性能。。一、鋼中的的合金元素素合金元素：：為改變鋼鋼的組織和和性能而加加入的元素素。常用合金元元素：Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Co、Al、Cu、B和稀土元素素等。S和P盡管為有害害元素，但但個(gè)別情況況可保留。。二、合金元元素在鋼中中的存在形形式根據(jù)合金元元素在鋼中中與Fe和C的作用可分分為兩類：：第一類：非非碳化物形形成元素，，如Si、Ni、Cu、Al、Co等。這些元素主主要固溶于于鐵素體中中；第二類：碳碳化物的形形成元素，，如Ti、Nb、Zr、V、Cr、Mn等。這些元素部部分固溶于于鐵素體中中，部分與與C形成碳化物物。(一)鐵與合金元元素的作用用第一類是擴(kuò)大γ區(qū)的元素，擴(kuò)大奧氏氏體存在的的溫度范圍圍。如Mn、Ni、Co等。無第二類是縮小γ區(qū)的元素，縮小奧氏氏體存在的的溫度范圍圍。如Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、P、B等。無(二)合金元素對對鐵素體性性能的影響響合金元素不不同程度的的提高固溶溶體的強(qiáng)度度和硬度，，Si和Mn的固溶強(qiáng)化化效果更加加明顯；合金元素的的添加降低低鐵素體的的沖擊韌性性。(三)合金元素與與碳的作用用碳化物形成成元素具有有未滿d電子層，此此層電子越越少形成碳碳化物能力力越強(qiáng)，形形成的碳化化物越穩(wěn)定定。根據(jù)結(jié)合強(qiáng)強(qiáng)弱：Ti、Zr、V稱為強(qiáng)碳化物形形成元素；為不同于滲滲碳體的特特殊碳化物物。W、Mo、Cr、Mn、Fe稱為弱碳化物形形成元素?？扇苡跐B碳碳體，并取取代部分鐵鐵原子，形形成合金滲滲碳體，但但在碳化物物中的濃度度高于鐵素素體。按碳化物的的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)：一類是晶體體結(jié)構(gòu)比較較簡單的，，如TiC、ZrC、VC等；碳原子和過過渡族元素素原子半徑徑之比rC/rM小于0.59；這類碳化化物熔點(diǎn)和和硬度高，，屬強(qiáng)化相相。第二類是晶晶體結(jié)構(gòu)比比較復(fù)雜的的，如Fe3C、Fe2C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C等；rC/rM大于0.59；這類碳化化物硬度較較高，也屬屬強(qiáng)化相，，但熔點(diǎn)和和硬度比前前一類低。。錳對奧氏體相區(qū)的影響三、合金元元素對鐵碳碳相圖的影影響⑴Ni、Mn、Co、C、N等是擴(kuò)大奧氏體體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升。SE向左下方移移動。當(dāng)Mn13%或Ni9%時(shí)，S點(diǎn)降到0℃以下，室溫溫下為單相相奧氏體組組織，稱奧奧氏體鋼。。鉻對奧氏體相區(qū)的影響⑵Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降。SE向左上方移移動。當(dāng)Cr較高時(shí)，奧氏體體相區(qū)消失失，室溫下下為單相鐵鐵素體組織織，稱鐵素素體鋼。所有合金元元素均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)點(diǎn)的含碳量量下降，使使碳含量比較較低的鋼出出現(xiàn)過共析析組織（如如4Cr13）或共晶組組織（如W18Cr4V）。擴(kuò)大γ區(qū)的元素使使A1溫度下降；；縮小γ區(qū)的元素使使A1溫度上升。。四、合金元元素對熱處處理的影響響對熱處理中組組織轉(zhuǎn)變、、C曲線、淬透透性的影響1、對奧氏體體轉(zhuǎn)變的影影響合金元素對對奧氏體形核核與長大、、剩余碳化化物溶解及及奧氏體成成分均勻化化均產(chǎn)生影響響。(1)奧氏體形核核與長大階階段主要是影響響碳的擴(kuò)散散速度。強(qiáng)碳化物形形成元素V、Ti、W和Mo等減緩C的擴(kuò)散非碳化物形形成元素Ni和Co等增加奧氏氏體形成速速度(2)碳化物溶解解穩(wěn)定性高的的碳化物增增加奧氏體體化時(shí)間。。原因：碳化化物穩(wěn)定性性高；合金金元素?cái)U(kuò)散散慢。(3)成分均勻化化除C的均勻化外外，還包括括合金元素素的擴(kuò)散均均勻化。2對奧氏體晶晶粒度的影影響未溶碳化物物等異相質(zhì)質(zhì)點(diǎn)阻礙奧奧氏體長大大。強(qiáng)碳化物細(xì)細(xì)化效果最最大，其次次是弱碳化化物，非碳碳化物影響響最弱。P、Mn使奧氏體長長大。（二）對冷冷卻轉(zhuǎn)變的的影響(1)對珠光體和和貝氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變速度的的影響(2)對馬氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度的的影響合金元素?cái)U(kuò)擴(kuò)散慢，因因此除Co外，大多數(shù)數(shù)合金元素素延緩珠光光體和貝氏氏體的轉(zhuǎn)變變。除Co和Al外，大多數(shù)數(shù)合金元素素降低馬氏體體轉(zhuǎn)變溫度度，增加殘殘余奧氏體體量。（三）對過過冷奧氏體體等溫轉(zhuǎn)變變C曲線及淬透透性影響除Co、Al外，多數(shù)元元素增加奧奧氏體穩(wěn)定定性，使C曲線右移。。碳化物形成成元素Cr、Mo、V等還使C曲線分成上上下兩個(gè)，，上部代表珠珠光體轉(zhuǎn)變變，下部代代表貝氏體體轉(zhuǎn)變除Co、Al外，多數(shù)合合金元素使使C曲線右移，，臨界冷卻卻速度降低低，鋼的淬透性性提高。常用提高淬淬透性的元元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。合金元素對鋼淬透性的影響注：Ti、Zr、V等強(qiáng)碳化物物形成元素素會增加臨臨界冷卻速速度，降低低淬透性。。（四）對回回火轉(zhuǎn)變及及性能的影影響150oC以下，沒有有影響，碳碳原子短程程擴(kuò)散；150oC以上，強(qiáng)碳碳化物形成成元素阻礙碳原子子擴(kuò)散，提高馬氏體體的分解溫溫度。增加殘余奧奧氏體穩(wěn)定定性，提高殘余奧奧氏體轉(zhuǎn)變變溫度。高合金鋼中中殘余奧氏氏體十分穩(wěn)穩(wěn)定，回火火冷卻后，，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R馬氏體，使使鋼的硬度度反而增加加，此現(xiàn)象象為二次淬火。含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回回火時(shí)，由由于析出細(xì)小彌彌散的特殊殊碳化物,使硬度不僅僅不下降，，反而升高高的現(xiàn)象稱稱二次硬化。推遲α相的回復(fù)和和再結(jié)晶以以及碳化物物的聚集。合金元素抑制馬氏體體分解，阻礙碳化物物的聚集和和長大，使鋼在很很高的回火火溫度下保持高硬度度和高強(qiáng)度度的性質(zhì)，稱抗回火性，或回火穩(wěn)定性性。在含有Cr、Ni、Mn等元素的鋼中，在在550-650oC回火后，又又出現(xiàn)了沖沖擊值的降降低，稱高高溫回火脆脆性或第二二類回火脆脆性。防止辦法：：⑴回火后后快冷。⑵加入合合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。該法更適適用于大截截面的零部部件。五、合金元元素對鋼機(jī)機(jī)械性能的的影響合金元素對對正火和退退火狀態(tài)下下鋼機(jī)械性性能的影響響，主要體體現(xiàn)在對鐵素體的的固溶強(qiáng)化化和珠光體體的粗細(xì)與與數(shù)量上。合金元素對對淬火、回回火狀態(tài)的的鋼的機(jī)械械性能有直接或間接接的影響。直接的影響響是指合金元元素加入后后可以直接接賦予鋼一一定的性能能。對高溫回火火鋼強(qiáng)度和和塑性的直接作用：碳化物形成成元素(V、Mo)能直接強(qiáng)化淬淬火高溫回回火鋼。弱碳化物形形成元素(Mn)和非碳化物形形成元素(Si)的直接作用較較小。原因：回火火馬氏體性性能主要取取決與碳在馬氏體體中的過飽飽和度造成成的固溶強(qiáng)強(qiáng)化，及細(xì)細(xì)小碳化物物的彌散強(qiáng)強(qiáng)化。對低溫回火火鋼強(qiáng)度和和塑性的直接作用不不大。間接作用主要是通過過影響淬火火及回火過過程起的作作用。合金元素的的間接作用用在于賦予予鋼以一定定的熱處理工藝藝性能，又通過此此性能的作作用而影響響鋼的機(jī)械械性能。熱處理工藝藝性能包括括：淬透性、回回火抗力、、過熱敏感感性等。1、通過提高淬透性性的方式可提提高鋼的機(jī)機(jī)械性能。。2、可推遲或延延遲鋼的回回火過程，提高鋼的的穩(wěn)定性，，保證較寬寬的回火溫溫度，有利利于消除殘殘余應(yīng)力、、提高鋼的的強(qiáng)度和塑塑性。3、細(xì)化奧氏體體晶粒。第六章構(gòu)構(gòu)件用用鋼第一一節(jié)節(jié)構(gòu)構(gòu)件件工工作作條條件件及及性性能能要要求求第二二節(jié)節(jié)低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)第三三節(jié)節(jié)構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼第一一節(jié)節(jié)構(gòu)構(gòu)件件工工作作條條件件及及性性能能要要求求杭州跨海大橋壓力罐中哈哈石石油油管管線線構(gòu)件件用用鋼鋼是指指用用于于制制作作各各種種大大型型金金屬屬結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)所所用用的的鋼鋼，，又又稱稱工程程用用鋼鋼。構(gòu)件件工工作作條條件件的的特特點(diǎn)點(diǎn)：不不做做相相對對運(yùn)運(yùn)動動，，長長期期承承受受靜載載荷荷作用用，，在在一一定定溫度度和介質(zhì)質(zhì)中工工作作。。銅陵長江公路大橋根據(jù)據(jù)構(gòu)構(gòu)件件的的工工作作特特點(diǎn)點(diǎn)，，找找出出可可能能的的失失效效方方式式，，并并提提出出相相應(yīng)應(yīng)的的性性能能指指標(biāo)標(biāo)（（使使用用性性能能和和工工藝藝性性能能））。。使用用性性能能：：長期期靜靜載載荷荷作作用用下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定定：：1、不不產(chǎn)產(chǎn)生生彈彈性性變變形形，，更更不不許許產(chǎn)產(chǎn)生生塑塑性性變變形形與與破破斷斷；；2、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上有有缺缺口口；；3、低低溫溫使使用用足夠夠大大的的彈彈性性模模量量保保證證剛剛度度；；足夠夠的的抗抗塑塑變變能能力力即即σs、δk、φk較高高，，缺缺口口敏敏感感性性及及冷冷脆脆性性傾傾向向較較低低。。在大大氣氣或或海海水水中中能能長長期期穩(wěn)穩(wěn)定定工工作作：：具有有一一定定的的耐耐大大氣氣或或海海水水腐腐蝕蝕性性。。工藝藝性性能能：：焊接接及及冷冷變變形形能能力力，，尤尤其其是是焊焊接接的的工工藝藝性性能能。。根據(jù)據(jù)構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼工工藝藝性性能能要要求求，，C%介于于0.20-0.25%。構(gòu)件件用用鋼鋼主主要要是是低碳碳鋼鋼和和低低碳碳合合金金鋼鋼。熱軋軋或或正正火火狀狀態(tài)態(tài)下使使用用，，有有時(shí)時(shí)也也在在調(diào)質(zhì)質(zhì)狀狀態(tài)態(tài)下使使用用(尤其其針針對對低低溫溫工工作作的的構(gòu)構(gòu)件件)。構(gòu)件件用用鋼鋼常常溫溫狀狀態(tài)態(tài)下下的的組組織織：：鐵素素體體+珠光光體體第二二節(jié)節(jié)低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)一、、低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的屈屈服服現(xiàn)現(xiàn)象象屈服服特特點(diǎn)點(diǎn)：：(1)在拉拉伸伸曲曲線線上上出出現(xiàn)現(xiàn)平平臺臺；；(2)在屈屈服服過過程程中中，，試試樣樣的的塑塑性性變變形形分分布布是是宏宏觀觀不不均均勻勻。。屈服服會會影影響響構(gòu)構(gòu)件件的的表表面面質(zhì)質(zhì)量量。。如一一些些冷冷軋軋鋼鋼板板沖沖壓壓后后，，一一些些部部位位產(chǎn)產(chǎn)生生褶褶皺皺。。鋼板板退退火火后后進(jìn)進(jìn)行行小小變變形形量量處處理理，，屈屈服服在在冷冷軋軋過過程程中中完完成成，，而而使使其其進(jìn)進(jìn)入入加加工工硬硬化化狀狀態(tài)態(tài)。。二、、低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的冷冷脆脆現(xiàn)現(xiàn)象象構(gòu)件件用用鋼鋼隨隨試試驗(yàn)驗(yàn)溫溫度度的的不不斷斷降降低低，，其其屈屈服服點(diǎn)點(diǎn)顯顯著著升升高高，，并并導(dǎo)導(dǎo)致致斷斷裂裂性性質(zhì)質(zhì)變變化化，，即即由由宏宏觀觀塑塑性性破破斷斷過過渡渡到到宏宏觀觀脆脆性性斷斷裂裂，，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象稱稱為為““冷脆脆”。。金屬屬的的兩兩個(gè)個(gè)強(qiáng)強(qiáng)度度指指標(biāo)標(biāo)，，屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度和和斷斷裂裂強(qiáng)強(qiáng)度度都都隨隨溫溫度度上上升升而而下下降降。。σs/σb為屈屈強(qiáng)強(qiáng)比比，，屈屈強(qiáng)強(qiáng)比比越越大大，，脆脆斷斷傾傾向向也也會會增增大大。評價(jià)價(jià)冷冷脆脆傾傾向向大大小小的的指指標(biāo)標(biāo)為為冷冷脆脆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變溫溫度度。。三、、低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的應(yīng)應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效、、淬淬火火時(shí)時(shí)效效及及藍(lán)藍(lán)脆脆低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼加熱熱到到Ac1以下下進(jìn)進(jìn)行行快快冷冷(也稱稱淬淬火火)或塑性性變變形形后，，在在放置置過過程程中通通常常使使強(qiáng)度度和和硬硬度度增增高高，，而而塑塑性性和和韌韌性性降降低低，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象稱稱為為時(shí)效效。塑性性變變形形后后的的時(shí)時(shí)效效稱稱為為應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效；淬火火后后的的時(shí)時(shí)效效稱稱為為淬火火時(shí)時(shí)效效；在自自然然條條件件下下的的時(shí)時(shí)效效稱稱為為自然然時(shí)時(shí)效效；在一一定定溫溫度度下下進(jìn)進(jìn)行行的的時(shí)時(shí)效效稱稱人工工時(shí)時(shí)效效。1、應(yīng)應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效:鋼產(chǎn)產(chǎn)生生塑塑性性變變形形量量超超過過屈屈服服應(yīng)應(yīng)變變，，去去載載后后立立即即加加載載，，其其彈彈性性極極限限會會因因加加工工硬硬化化而而提提高高，，屈屈服服平平臺臺不不再再出出現(xiàn)現(xiàn)。。放置置一一段段時(shí)時(shí)間間后后，，重重新新拉拉伸伸，，屈屈服服現(xiàn)現(xiàn)象象又又重重新新出出現(xiàn)現(xiàn)。。σs、σb、HB等逐逐漸漸增增高高；；δ、φ、αk等逐逐漸漸降降低低。。對于于構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼應(yīng)應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效是是一一種種不不利利現(xiàn)現(xiàn)象象。。2、淬淬火火時(shí)時(shí)效效低碳碳鋼鋼加加熱熱到到Ac1以下下的的溫溫度度然然后后進(jìn)進(jìn)行行快快冷冷，，此此時(shí)時(shí)鋼鋼的的顯微微組組織織并并沒沒有有明明顯顯的的變變化化，但但力學(xué)學(xué)性性能能發(fā)發(fā)生生類類似似于于應(yīng)應(yīng)變變時(shí)時(shí)效效的的變變化化。原因因：：α固溶溶體體中中過過飽飽和和的的C和N析出出，，并并形形成成彌散散的的共共格格碳碳化化物物和和氮氮化化物物，使使鋼鋼材材塑變變抗抗力力提提高高，，斷斷裂裂抗抗力力降降低低。3、藍(lán)藍(lán)脆脆低碳碳鋼鋼在在300-400oC的溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)反反常常的的出出現(xiàn)現(xiàn)σb增高高，，而而δ、φ降低低的的現(xiàn)現(xiàn)象象，，稱稱為為藍(lán)藍(lán)脆脆。。藍(lán)脆脆為為不不利利現(xiàn)現(xiàn)象象。。溫度四、、低低碳碳構(gòu)構(gòu)件件用用鋼鋼的的冷冷變變形形性性和和可可焊焊性性(一)冷變變形形性性能能(1)變形形抗抗力力決決定定鋼鋼材材在在制制備備成成必必要要形形狀狀的的部部件件時(shí)時(shí)的的難難易易程程度度；；(2)在承受受一定定量的的塑變變量時(shí)時(shí)有產(chǎn)產(chǎn)生開開裂或或其他他缺陷陷的可可能性性；(3)冷變形形后的的性能能變化化。鋼中C%高，珠珠光體體增多多，塑塑變抗抗力增增高，，塑性性降低低，增增加變變形開開裂傾傾向性性；構(gòu)件用用鋼含含碳量低低，塑變變抗力力低，，易于于冷變變形。。(二)焊接性性能構(gòu)件的的焊接接性能