金属材料及热处理10碳钢篇

1、六、碳钢及钢的热处理六、碳钢及钢的热处理六、六、碳钢及钢的热处理碳钢及钢的热处理1、Fe-C相图与碳钢2、钢的加热转变（奥氏体化）3、 奥氏体的冷却转变（奥氏体分解， C曲线）4、 珠光体转变与钢的退火、正火5、 马氏体转变与钢的淬火6、 淬火钢的加热转变与钢的回火7、 贝氏体转变8、 表面淬火9、 化学热处理10、热处理的工艺基础（略）1、Fe-C相图与碳钢91211487270.0008%0.0218%0.77%2.14%4.02%6.69%(1) Fe-Fe3C相图与热处理有关的部分相图与热处理有关的部分&在我们的研究和生产工作中，常涉及到的，与固态相变相关的反应线：PSK（共晶

2、转变线） + Fe3CGS（A中析出F或F溶入A的温度线） 从脱溶出ES （A中析出Fe3C或Fe3C溶入A的温度线） 从脱溶出Fe3CPQ 从脱溶出Fe3C&钢铁热处理加热和保温温度的选择主要基于Fe-Fe3C相图共析反应。A1（加热，Ac1，=A1+T过热； 冷却，Ar1， =A1-T 过冷） PSK, + Fe3CA3（加热，Ac3；冷却，Ar3 ） GS,从脱溶出Fe3CAcm（加热，Accm；冷却，Arcm ） ES, 从脱溶出&钢铁热处理所涉及的相和组织。A1（加热，Ac1，=A1+T过热； 冷却，Ar1， =A1-T 过冷） PSK, + Fe3CA3（加热，Ac

3、3；冷却，Ar3 ） GS,从脱溶出Fe3CAcm（加热，Accm；冷却，Arcm ） ES, 从脱溶出AF+AA+ Fe3C(2) 铁合金分类铁合金分类&0-6.69%的范围类以0.0218%C、 2.14%C （有时也定为2.11%C ）为界将铁合金分为三大类 ：纯铁（大约0-0.0218%C ）碳钢（大约0.0218%-2.14%C ） 碳钢（大约0.0218%-0.77%C）以0.77%C为界分为三类： 亚共析钢（大约0.0218%-0.77%C） 共析钢（大约0.77%C） 过共析钢（大约0.77%-2.14%C ）铸铁（大于2.14%C，小于6.69%C ） 铸铁（大约0.

4、0218%-0.77%C）以0.77%C为界分为三类： 亚共晶铸铁（大约2.14%-4.02%C） 共晶铸铁（大约4.02%C） 过共晶铸铁（大约4.02%-6.69%C ）0.0008%0.0218%0.77%2.14%4.02%6.69%纯铁碳钢铸铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶铸铁共晶铸铁过共晶铸铁(3) 钢中主要杂质及其影响钢中主要杂质及其影响&合金元素及其影响以后学合金钢的时候再介绍。&钢（尤其是碳钢）中主要的杂质（也是影响较大的杂质）有：Si 有益杂质（炼钢时以脱氧剂的形式引入） 溶入F，强化F。提高钢的强度，而且不下降塑性、韧性；Mn 有益杂质（炼钢时以脱氧剂的形式

5、引入） 溶入F，强化F，也可以与Fe3C 结合形成合金渗碳体（或其它化合物）；S 有害杂质（炼钢时由矿物、矿石带入） 形成Fe+FeS低熔点共晶组织，熔点（989 ）正好处于热加工的温度范围，会造成热脆现象。 可以通过加Mn来消除S的有害影响（MnS的熔点高达1620 ）；P 有害杂质（炼钢时由矿物、矿石带入） 形成Fe3P脆性相。 熔炼降P。 易切削钢则要加P。除此之外，还有O （有害） 、H（有害）、Al （有益） 、N （有Al时有益）等。(4) 碳钢的分类碳钢的分类有多种分法：以碳含量（以0.25%和0.60%为界）来分 低碳钢、中碳钢、高碳钢以质量（S、P含量）来分 普通碳素钢（ S

6、%0.055%、P %0.045% ） 优质碳素钢（ S%0.040%、P %0.040% ） 高级优质碳素钢（ S%0.030%、P %0.035% ）以用途来分 碳素结构钢（ 工程结构、机械零件等 ） 综合性能好。以低、中碳钢为主； 碳素工具钢（ 量、刃、模等工具 ） 硬度、耐磨性好。以高碳钢为主。以组织来分 亚共析钢（F+P） 共析钢（P） 过共析钢（P+Fe3C）(5) 碳钢牌号（国标）碳钢牌号（国标） 分三种情况：普通碳素结构钢 有三类 甲（A）类钢，保证性能，不保证成分，用时不需热处理 甲（A）+ 序号（序号高，C%高，强度高）：A0（钢筋） 乙（B）类钢，保证成分，不保证性能，用

7、时需热处理 乙（B）+ 序号（序号高，C%高，强度高） 特（C）类钢，既要保证成分，又要保证性能，很少供货 特（C）+ 序号优质碳素结构钢 根据Mn的含量，分两种情况 Mn处于0.35-0.80%时，以0.01%C作单位表征（C含量10000） 例如：45，意味着“含0.45%C的优质碳素结构钢（ 0.35-0.80% Mn ）” Mn处于0.70-1.20%时，以0.01%C作单位表征（C含量10000），再加Mn 例如：40Mn，意味着“含0.45%C的优质碳素结构钢（ 0.70-1.20% Mn ）”碳素工具钢（均为优质、高级优质碳素钢） T+数字（以0.1%C作单位表征，C含量1000），如为高级优质，再加A，如Mn量处于0.35-0.60