钢的不同组织.doc

常见金相组织和性能1奥氏体A：碳在-Fe中的固溶体，在合金钢中是碳和合金元素溶解在-Fe中的固溶体。塑性很高，硬度和屈服点较低，布氏硬度值一般为170-220HB，使钢中质量体积最小的组织。在1147摄氏度时可溶碳2.11%，在727摄氏度时可溶碳0.77%。2铁素体F：碳与合金元素溶解在-Fe中的固溶体。铁素体的性能接近纯铁，硬度低（约为80-100HB），塑性好。固溶有合金元素的铁素体能提高钢的强度和硬度。在727摄氏度时，碳在铁素体中的溶解为0.022%，在常温下含碳量为0.008%。3渗碳体Fe3C：铁和碳的化合物，又称碳化铁。常温下铁碳合金中碳大部分以渗碳体存在。渗碳体在低温下有弱磁性，高于21 7摄氏度时消失。渗碳体的熔化温度为1600摄氏度，含碳量为6.67%，硬度很高（约为700HB），脆性很大，塑性近乎于零。4、珠光体P：铁素体和渗碳体的混合物，是含碳量为0.77%的碳钢共析转变得产物，有铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织。珠光体的片间距取决于奥氏体分解时的过冷度，过冷度越大形成的珠光体片间距越小。按片间距的大小，又分为珠光体、索氏体和屈氏体。由于他们没有本质上的区别，故通称为珠光体。粗片状珠光体，是奥氏体在650-700摄氏度高温分解的产物，硬度约为190-230HB。索氏体S，是奥氏体在600-650摄氏度高温分解的产物，硬度约为240-320HB。屈氏体T，是奥氏体在500-600摄氏度高温分解的产物，硬度为330-400HB。5、马氏体M，是碳在-Fe中的过饱和固溶物。具有很高的硬度（约为640-760HB），很脆，冲韧性低，断面收缩率和延伸率几乎等于零。由于过饱和的碳使晶格发生畸变，因此马氏体的质量体积较奥氏体大，钢中马氏体形成时产生很大相变应力。含锰、铬、镍、钼的低合金高强度钢经调制处理后的金相组织为回火低碳马氏体，这种马氏体具有较高的强度和较好的韧性。6、贝氏体B，过冷奥氏体在中温区间（约250-450摄氏度）相变产生的，过饱和的铁素体和渗碳体混合物。在接近珠光体形成温度所生成的组织叫“上贝氏体”，其强度小于同一温度形成的细片珠光体，脆性很大。在300摄氏度附近形成的组织叫“下贝氏体”，其与相同的回火马氏体强度相近，下贝氏体性能由于上贝氏体，有时甚至优于回火马氏体。铁素体钢铁素体钢 含铬大于14的低碳铬不锈钢，含铬大干27的任何含碳量的铬不锈钢，以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、钨、钒等元素的不锈钢，化学成分中形成铁素体的元素占绝对优势，基体组织为铁素。这类钢在淬火（固溶）状态下的组织为铁素体，退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。 属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。 铁素体不锈钢带的冷轧加工，增加工作辊的粗糙度，工作辊分成精轧辊，用于最后道次轧制，粗轧辊用于其余道次轧制；前三道次的压下率减少和增加，其余道次压下率递减，最后道次控制在，控制第道次的前、后张力，单位张力不大于公斤毫米。工作辊的粗糙度提高，使消除表面缺陷的能力提高，降低了成本，提高了轧制速度、产量。调整压下率，使材料各向异性得到有效控制，产品质量提高。控制前、后张力，使打滑断带、绞入事故下降，板形得到提高。奥氏体组织奥氏体是碳溶解在Fe中的间隙固溶体，常用符号A表示。它仍保持Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727时溶碳为c0.77,1148时可溶碳2.11。奥氏体是在大于727高温下才能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织。 奥氏体组织就是由奥氏体单晶体结晶形成的团状组织,镶嵌在钢材只中,改善钢材性能。在淬火处理中，铁的晶体结构转变其性质变化的内在因素。 奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性马氏体组织对固态的铁基合金(钢铁及其他铁基合金)以及非铁金属及合金而言，是无扩散的共格切变型相转变，即马氏体转变的产物。就铁基合金而言，是过冷奥氏体发生无扩散的共格切变型相转变即马氏体转变所形成的产物。铁基合金中常见的马氏体，就其本质而言，是碳和(或)合金元素在铁中的过饱和固溶体。就铁-碳二元合金而言，是碳在铁中的过饱和固溶体。马氏体（M）是碳溶于-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。莱氏体高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变所形成的奥氏体和碳化物(或渗碳体)所组成的共晶体。莱氏体（ledeburite） 莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为c4.3。当温度高于727时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。在低于727时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld表示，称为变态莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差 分为高温莱氏体和低温莱氏体两种。奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，用符号Ld或（A+Fe3C）表示。由于其中的奥氏体属高温组织，因此高温莱氏体仅存于727以上。高温莱氏体冷却到727以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+Fe3C）,称低温莱氏体，用Ld表示。莱氏体含碳量为4.3%。由于莱氏体中含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，即极为硬脆珠光体奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉强度为750 900MPa,180 280HBS,伸长率为20 25%,冲击功为24 32J.力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好b=770MPa,180HBS,=20%35%,AKU=2432J)。奥氏体铁内固溶有碳和(或)其他元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。微观表述：Fe为面心立方晶体，其最大空隙为0.51108cm，略小于碳原子半径，因而它的溶碳能力比Fe大，在1148时，Fe最大溶碳量为2.11，随着温度下降，溶碳能力逐渐减小，在727时其溶碳量为0.77。 性能特点：奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体，具有一定韧性。不具有铁磁性。因此，分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的188型不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。 古代铁匠打铁时烧红的铁块既处于奥氏体状态。 另外，奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可以容纳更多的碳。碳溶解在铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。例如，加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。钢中奥氏体特性磁性：具有顺磁性，故可作为无磁钢。 比容：在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小。 膨胀：奥氏体的线膨胀系数比铁素体和渗碳体的平均线膨胀系数高出约一倍。故也可被用来制作要求膨胀灵敏的元件。 导热性：除渗碳体外，奥氏体的导热性最差。为避免热应力引起的工件变形，不可采用过大的加热速度加热。 力学性能：具有较高的塑性、低的屈服强度，容易塑性变形加工成型。 面心立方点阵是一种最密排的点阵结构，至密度高，其中铁原子的自扩散激活能大，扩散系数小，从而使其热强性好。故奥氏体钢可作为高温用钢。铁素体铁或其内固溶有一种或数种其他元素所形成的晶体点阵为体心立方的固溶体即-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同， 先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。纯铁在912以下为具有体心立方晶格（注1）的-Fe。碳溶于-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于-Fe是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727时溶碳量最大，可达0.0218,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600时溶碳量约为0.0057，在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180280MN/平方米 屈服强度 100170MN/平方米 延伸率 30-50 断面收缩率 70-80 冲击韧性 160200J/平方厘米 硬度 HB 5080 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 铁素体的显微组织与纯铁相同，呈明亮的多边形晶粒组织，有时由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差异，因而稍显明暗不同。 铁素体在770以下具有铁磁性，在770以上则失去铁磁性。渗碳体定义：晶体点阵为正交点阵，化学式近似于碳化三铁的一种间隙式化合物渗碳体（cementite）铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。 分为一次渗碳体（从液体相中析出）、二次渗碳体（从奥氏体中析出）和三次渗碳体（从铁素体中析出）。渗碳体的分子式为 Fe3C ，它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。 它的含碳量为 6.69 ；熔点为 1227 左右；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在 230 以下具有弱铁磁性，而在 230 以上则失去铁磁性；其硬度很高（相当于 HB800 ），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。 渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。 特点它的含碳量为6.69；熔点为1227左右；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在230以下具有弱铁磁性，而在230以上则失去铁磁性；其硬度很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。 渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时Fe3C又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。 渗碳体（Fe3C或Cm）：渗碳体是铁和碳形成的金属化合物，含碳量为6.67%（有些书上为6.69%