亚共析钢、共析钢和过共析钢.

铁碳相图对共析钢-亚共析钢和过共析钢的详细分析

共析钢的结晶过程是一个扩散控制的过程，需要足够的时间来
03
完成。
共析钢的物理性质和机械性能
1
共析钢的物理性质和机械性能与其化学成分和组织结构密切相关。
2
共析钢具有较高的强度和硬度，良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及较好的塑性和韧性。
3
这些性能使得共析钢在机械制造、汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
过共析钢的物理性质和机械性能
01
02
03
由于过共析钢的碳含量较高，其强度和硬度相对较高，但韧性较差。
过共析钢在高温下具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性，但在低温下容易
发生脆化。
由于组织中存在大量的二次渗碳体，过共析钢的耐磨性和高温疲劳强
度较好。
05
铁碳相图对共析钢-亚共析钢和过共析钢的应用
在这个温度范围内，铁碳相图中的共析反应是放热反应，即随着温度的降低，液态铁碳合金会逐渐发生共析反应，生成铁素体和渗碳体。
共析钢的结晶过程
01
共析钢的结晶过程是在一定的温度下，液态的铁碳合金开始发生共析反应，生成铁素体和渗碳体。
02
随着温度的降低，共析反应会继续进行，直到所有的液态合金
都转变为固态的铁素体和渗碳体。
铁碳相图为制定热处理工艺提供了依据，通过控制加热、保温和冷却过
程，实现对钢材内部组织结构的调控，从而改善其物理和机械性能。
在材料科学中的应用
研究相变行为
铁碳相图揭示了钢在加热和冷却过程中的相变行为，有助于材料科学家了解材料在不同温度下的组织结构和性能变化。
探索微观结构与性能关系
通过铁碳相图，可以研究不同成分和温度条件下钢材的微观结构，进一步探索微观结构与性能之间的关系，为新材料的开发提供理论支持。

钢的热处理

退火：P+F 正火：S+F 淬火高温回火：回火S 淬火低温回火：回火M，强度增加，塑性降低，1热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。

热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。

2根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变化特点的不同，热处理可分为下列几类：普通热处理其它热处理表面热处理。

按照热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，热处理工艺还可分为：预备热处理最终热处理3亚共析钢,过共析钢,共析钢的奥氏体化：亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程是一样的，即在Ac1温度以上加热无论亚共析钢或是过共析钢中的P 均要转变为A。

不同的是还有亚共析钢的F的转变与过共析钢的Fe3CⅡ的溶解。

更重要是F 的完全转变要在Ac3以上，Fe3CⅡ的完全溶解要在温度Accm以上。

即亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上，对过共析钢要在Accm以上。

4奥氏体:奥氏体是C在γ-Fe中的固溶体, C原子在γ-Fe中处于由Fe原子组成的八面体间隙中心位置。

奥氏体转变的驱动力及形成步骤:相变释放的自由能和系统内能量起伏。

形核，晶粒长大，参与碳化物溶解，成分均匀化。

奥氏体有两种形成机理：扩散方式和非扩散方式。

奥氏体的形成过程符合相变的普遍规律，包括形核和长大两个过程5为何A晶核优先在F与Fe3C相界产生？F和Fe3C界面两边的C浓度差最大，有利于为A 晶核的形成创造浓度起伏条件。

F和Fe3C界面上原子排列较不规则，有利于提供A形核所需的结构起伏和能量起伏条件。

F和Fe3C界面本来已经存在，在此界面形核时只是将原有界面变为新界面，总的界面能变化较小6影响奥氏体转变速度的因素:加热温度和保温时间加热速度原始组织钢的碳含量合金元素。

影响奥氏体晶粒度的因素:加热温度和保温时间加热速度钢的化学成分（碳含量、合金元素）冶炼方法的影响原始组织的影响孕育期：由于形成奥氏体需要原子的扩散，而扩散需要一定的时间，故P在保温一段时间后才开始形成A晶核，这段时间称为“孕育期”。

工程材料作业总结

一.单选题（共31题,24.8分）1一般结构钢，强度与硬度的关系为：B、强度越大则硬度越大。

2一般结构钢，强度与塑性的关系为：A、强度越大则塑性越小。

3一般结构钢，冲击韧性与塑性的关系为：B、冲击韧性越大则塑性越大。

4一般工程材料，硬度与脆性的关系为：B、硬度越大则脆性越大。

5一般工程材料，韧性与脆性的关系为：C、韧性越大则脆性越小。

6合金中的固溶体相的结构为C、溶剂金属晶格7铁碳合金平衡组织中的珠光体形态一般为A、指纹状8铁碳合金中的渗碳体的性能特点为C、高硬度9常温下，随着含碳量升高，铁碳合金平衡组织中的铁素体含量。

A、减少10铁碳合金平衡组织中的莱氏体的性能为D、硬脆正确答案：D 我的答案：D11金属热加工与冷加工的加工温度区分是以哪个温度作为界限B、再结晶温度12钢正火的冷却方式为B、空冷13调质处理是钢淬火后再进行何种处理？C、高温回火14钢的热处理加热温度过高会造成A、奥氏体晶粒长大，危害最终组织及性能。

15亚共析钢淬火时，如果加热温度低于AC3，则淬火后组织为C、铁素体+马氏体16含有1.2%C的过共析钢制作模具，切削加工之前需要进行何种热处理？D、球化退火正确答案：D 我的答案：B17含有1.2%C的过共析钢制作模具，粗加工之后精加工之前需要进行何种热处理？B、淬火+低温回火18含碳量为0.45%的钢调质主要用来做轴、齿轮等高强度件，调质后的组织为C、回火索氏体19含碳量为0.65%的钢主要用来做弹簧件，为提高其弹性采用的热处理为C、淬火+中温回火20箱体铸件采用正火与退火热处理相比的区别：A、正火的强硬度高，而且成本低。

21含碳量0.45%和1.20%的两个钢，淬火温度都是760℃，则淬火后前者硬度低于后者的原因为A、前者含碳量低，淬硬性差，且组织中马氏体含量少。

2245钢与65钢的组织区别为C、45钢组织中的P含量小于65钢组织中的P2340Cr钢的淬透性好于40钢的原因B、40Cr钢中Cr元素使得其等温转变C曲线向右移动2440Cr钢强度高于40钢的原因主要为：D、Cr元素具有固溶强化作用正确答案：D 我的答案：D25飞机起落架应选用哪类铝合金B、超硬铝26H68塑性高于H62的原因为B、H68的组织为单相固溶体27ZSnSb11Cu6为轴承合金，主要用来制造A、滑动轴承内衬28铸铁基体的组织类型为B、F或F+P或P29各种铸铁相比，机械性能最好的是B、球铁30各种铸铁相比，铸造性能最好的是A、灰铁31蠕墨铸铁强度高于普通灰铁的原因主要是D、蠕化剂造成石墨片形状不太尖利正确答案：D 我的答案：D二.多选题（共1题,0.8分）1钢正火的冷却方式为B、空冷三.判断题（共32题,25.6分）1固溶体中溶质含量越多，其强度越高正确答案：√2合金中固溶体相的结构与溶剂金属的晶格相同正确答案：√3金属结晶时冷却速度越大，晶粒越大正确答案：×4金属结晶时往金属熔体中加入有效的其它物质，造成形核率增加，从而使结晶后金属强度增加，称为固溶强化。

钢的分类

4、工具钢
工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。是用以制造各种工具的高碳和中碳优质钢和高级优质钢，它们在使用上当制成工具经最后热处理后，要求有很高的硬度、耐磨性、足够的强度和冲击韧性。
（1）碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，如（T7
通常所说的滚珠轴承钢是指珠光体型的高碳铬钢（如GCr6、GCr9、GCr15、GCr9SiMn等钢），其含碳量约1.0%，含铬量0.50% ~ 1.65%。
6、弹簧钢
弹簧是重要的机械零件之一，一般都在动负荷条件下使用，因此，制造弹簧用的弹簧钢，要求具有高的抗张强度，高的屈强比（σs/σb），高的疲劳强度（尤其是缺口疲劳强度），高的冲击韧性和塑性，同时要求一定的淬透性和低的脱碳敏感性，在热状态下容易挠制成型，为满足上述各项要求，碳素弹簧钢（如65#、70#、75#、85#
3、合金结构钢：
合金结构钢是机械制造用钢，它们是在优质碳素结构钢的基础上适当地加入一种或数种（但总含量不多）合金元素，按我国资源情况，为了节约Ni、Cr、Mo等贵重合金元素，我国发展了Si、Mn、V、Ti、B为主的合金结构钢体系。合金结构钢主要用来制造重要的机械零件和大截面机械零件，与优质碳素结构钢相比，合金结构钢除了有较高的强度和韧性外，最重要的它们具有较高的淬透性，如零件作调质热处理就能获得在整个截面上均匀的、具有良好综合机械性能的金相显微组织，合金结构钢的淬火工艺可采用较缓和的冷却剂来进行，这样淬火件就可以防止严重的变形和淬火裂纹的发生，这对于钢材的使用是极具实际意义的。
钢）的含碳量均在0.60% ~ 0.90%范围，合金弹簧钢（如50SiMn、50CrVA、60Si2MnA、60Si2CrVA钢），含碳量一般在0.46% ~ 0.74%范围。

钢的热处理原理钢的热处理工艺课后题答案

第九章钢的热处理原理第十章钢的热处理工艺1,.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？答：金属固态相变主要特点：1、不同类型相界面，具有不同界面能和应变能2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面 3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、母相晶体缺陷对相变起促进作用6、原子的扩散速度对固态相变起有显著影响…..阻力：界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。

答：奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。

金属的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多（则晶粒缺陷越多，一般位错运动到晶界处即停），在金属塑变时对位错运动的阻力越大，金属发生塑变的抗力越大，金属的强度和硬度也就越高。

晶粒越细，同一体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行，变形也会均匀些，虽然多晶体变形具有不均匀性，晶体不同地方的变形程度不同，位错塞积程度不同，位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金属的变形更均匀，在材料破坏前可以进行更多的塑性变形，断裂前可以承受较大的变形，塑性韧性也越好。

所以细晶粒金属不仅强度高，硬度高，而且在塑性变形过程中塑性也较好。

3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程?4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。

答：从以下几个方面论述：形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。

试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。

对比项目珠光体贝氏体形成温度高温区（A1以下）中温区（Bs以下）转变过程形核长大形核长大领先相渗碳体铁素体转变共格性、浮凸效应无有共格、表面浮凸转变点阵切变无有转变时扩散Fe、C均扩散Fe不扩散、C均扩散转变合金分布通过扩散重新分布不扩散等温转变完全性可以不一定转变组织α+Fe3C α+Fe3C （上贝氏体）α+ε—Fe3C（下贝氏体）转变产物硬度低中5..珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。

机械工程材料练习题参考答案

机械工程材料练习题参考答案第一章工程材料的力学性能2.有一钢试样，其直径为10mm，标距长度为50mm，当拉伸力达到18840N时试样产生屈服现象；拉伸力加至36110N时，试样产生颈缩现象，然后被拉断；拉断后标距长度为73mm，断裂处直径为6.7mm，求试样的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。

解:由题中条件及计算公式得σs =Fs/So=18840/（*102/4）=240(N/mm2)σb=Fb/So=36110/（*102/4）=460(N/mm2)δ=(L1-L0)/L0×100%=(73-50)/50=46%ψ=(S0-S1)/S0×100%={*102/4)- *4)}/（*102/4）=/100=%答:试样的Re=240(N/mm2)、Rm=460(N/mm2)、δ=46%、ψ=%。

4．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。

哪种方法合理？为什么？（参见教材第6页）第二章工程材料的基本知识第一部分金属的晶体结构与纯金属的结晶1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构，分别指出其配位数、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。

（参见第二章第一节）2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。

3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[]uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为() hkl。

4.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

什么是共析钢、亚共析钢、过共析钢

什么是共析钢、亚共析钢、过共析钢一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。

铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。

当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。

即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。

基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。

即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。

2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。

碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。

3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。

这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。

共析钢、亚共析钢材分类

有关钢材的解释yaojing77 发表于2005-8-17 14:42:23[所有评论][我要评论]一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。

铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。

当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。

即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。

基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。

即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。

2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。

碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。

3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。

这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs=Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。

热处理习题及答案(吴超版)

金属热处理原理及工艺复习题一、金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？哪些构成相变驱动力？1．相变特征：（1）新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊），按结构特点可分为三种：共格界面、半共格界面、非共格界面。

（2）新相晶核与母相间有一定的位向关系、存在惯习面（3）产生应变能，相变阻力大（4）易出现过渡相：在有些情况下，固态相变不能直接形成自由能最低的稳定相，而是经过一系列的中间阶段，先形成一系列自由能较低的过渡相（又称中间亚稳相），然后在条件允许时才形成自由能最低的稳定相．相变过程可以写成：母相―→较不稳定过渡相―→较稳定过渡相―→稳定（5）母相晶体缺陷的促进作用：固态相变时，母相中晶体缺陷起促进作用。

新相优先在晶体缺陷处形核。

（6）原子的扩散速度对固态相变有显著的影响。

固态相变必须通过某些组元的扩散才能进行，扩散成为相变的主要控制因素。

2．相变阻力：相界面的存在，产生应变能，原子的扩散3．相变驱动力：存在位相关系和惯习面，过渡相的形成，晶体缺陷二、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成，原因是：(1)两相界面处碳原子的浓度差较大，有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度；(2)两相界面处原子排列不规则，铁原子可通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移，形核所需结构起伏小(3)两相界面处杂质和晶体缺陷多，畸变能高，新相形核可能消除部分缺陷使系统自由能降低，新相形成的应变能也容易释放；三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。

奥氏体转变（由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解、以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程）：奥氏体形核→奥氏体晶核向α和Fe3C两个方向长大→剩余碳化物溶解→奥氏体均匀化四、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响。

本质晶粒度：根据标准试验方法，在930＋ 10℃保温足够时间（3～8小时）后测得的奥氏体晶粒大小。

热处理习题及答案(吴超版)

金属热处理原理及工艺复习题一、金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？哪些构成相变驱动力？1．相变特征：（1）新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊），按结构特点可分为三种：共格界面、半共格界面、非共格界面。

（2）新相晶核与母相间有一定的位向关系、存在惯习面（3）产生应变能，相变阻力大（4）易出现过渡相：在有些情况下，固态相变不能直接形成自由能最低的稳定相，而是经过一系列的中间阶段，先形成一系列自由能较低的过渡相（又称中间亚稳相），然后在条件允许时才形成自由能最低的稳定相．相变过程可以写成：母相―→较不稳定过渡相―→较稳定过渡相―→稳定（5）母相晶体缺陷的促进作用：固态相变时，母相中晶体缺陷起促进作用。

新相优先在晶体缺陷处形核。

（6）原子的扩散速度对固态相变有显著的影响。

固态相变必须通过某些组元的扩散才能进行，扩散成为相变的主要控制因素。

2．相变阻力：相界面的存在，产生应变能，原子的扩散3．相变驱动力：存在位相关系和惯习面，过渡相的形成，晶体缺陷二、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成，原因是：(1)两相界面处碳原子的浓度差较大，有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度；(2)两相界面处原子排列不规则，铁原子可通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移，形核所需结构起伏小(3)两相界面处杂质和晶体缺陷多，畸变能高，新相形核可能消除部分缺陷使系统自由能降低，新相形成的应变能也容易释放；三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。

奥氏体转变（由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解、以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程）：奥氏体形核→奥氏体晶核向α和Fe3C两个方向长大→剩余碳化物溶解→奥氏体均匀化四、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响。

本质晶粒度：根据标准试验方法，在930＋ 10℃保温足够时间（3～8小时）后测得的奥氏体晶粒大小。

共析钢、亚共析钢、过共析钢

共析钢、亚共析钢、过共析钢一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。

铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。

当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。

即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。

基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。

即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。

2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。

碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。

3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。

这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。

铁碳相图对共析钢亚共析钢和过共析钢的详细分析

相组成物：F，Fe3C
四、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
铁碳合金—碳钢和铸铁，是工业应用最广的金属材料。
含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢。
含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。
铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、 Fe2C、 FeC，它们都可以作为相图的组元看待。
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。
相组成物：F，Fe3C
2、亚共晶白口铁的结晶过程
L→L+A → A+Lｄ (共晶A+Fe3C共晶) →A+Lｄ (A+Fe3C共晶 +Fe3CII) + Fe3CII →P+Lｄ’(P+Fe3C共晶+Fe3CII) + Fe3CII
相组成物：F，Fe3C
3、过共晶白口铁的结晶过程
L→L+ Fe3CI → Fe3CI +Lｄ (共晶A+Fe3C共晶) → Fe3CI +Lｄ (A+Fe3C共晶+Fe3CII) → Fe3CI +Lｄ’(P+Fe3C共晶+Fe3CII)
(五) 亚共晶白口铁的结晶过程合金在1~2点间析出A。到2点，液相成分变到C点,
并转变为Le。2~3点间从A中析出Fe3CⅡ，一次A的 Fe3CⅡ被共晶A 衬托出来。到3点，A转变为P。
亚共晶白口铁室温组织为P+Fe3CⅡ+Le’。
室温下组织组成物相对重量百分比为：
N
1
D
E2
E
2C
℃
+
+
Ⅲ
+
Ⅱ
Ⅱ

钢铁中常见的金相组织

钢铁中常见的金相组织区别简析钢铁中常见的金相组织1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。

晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。

亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。

3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。

在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。

过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。

铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。

4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。

过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。

在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。

在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。

在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。

5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。

过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。

若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。

金属学与热处理课后习题答案

10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。

3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

共析钢

一、共析钢、亚共析钢、过共析钢1.共析钢碳溶解在铁的晶格中形成固溶体，碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体，溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。

铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。

当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时，剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁（Fe3C）这种化合物的晶体组织叫渗碳体，它的硬度极高，塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见，当碳的含量正好等于0.77%时，即相当于合金中渗碳体（碳化铁）约占12%，铁素体约占88%时，该合金的相变是在恒温下实现的。

即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体，在发生相变时，如果消失两者同时消失（加热时），如果出现则两者又同时出现，在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。

基于这个原因，人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待，并且命名为珠光体，这种钢就叫做共析钢。

即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢，它的组织是珠光体。

2.亚共析钢常用的结构钢含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，所以这种钢的组织是铁素体+珠光体。

碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。

3.过共析钢工具用钢的含碳量往往超过0.77%，这种钢组织中渗碳体的比例超过12%，所以除与铁素体形成珠光体外，还有多余的渗碳体，于是这类钢的组织是珠光体+渗碳体。

这类钢统称为过共析钢。

二、有关钢材机械性能的名词1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。

合金中常见的组织总结

合金中常见的组织总结：1铁素体（F）：碳溶于a-Fe所形成的固溶体，具有体立方结构，也称a固溶体。

由于aFe 的晶格间隙较小，故溶C能力较差，727度时，wc=0.021%（最大），温度降低溶碳量较小，室温时，C溶量几乎为0.性能几乎和fe 一样。

特点：铁素体的含C量不同，性质和微观组织几乎与Fe相同。

强度和硬度不高，但具有良好的塑性和韧性。

F在770度以下具有Fe磁性，在770度以上则失去铁磁性2渗碳体（Fe3C）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。

Fe 和C形成的金属化合物。

特点：含碳量很高6.69%。

熔点1227度。

无同素异晶转变，230度以下有弱铁磁性。

230度以上无铁磁性。

硬度很高，而塑性和冲击韧性几乎等于0，脆性极大，不易受腐蚀，属于钢的强化相。

起硬化和强化作用。

Fe3C---3Fe+C （石墨），铸铁和石墨钢分类，：1 一次Fe3C：从液相中直接析出2二次Fe3C：从奥氏体中析出，沿奥氏体晶界网状分布当奥氏体转变成珠光体后，Fe3C便呈连续网状分布在珠光体边界上。

3三次Fe3C：从F中析出，分布在F 晶界上，最少分散一般看不到3莱氏体（Ld）：液相的铁碳合金在1147度时共晶转变，转变成1：1的奥氏体和渗碳体（Fe3C）的两相共晶混合物注意：温度降至727度时。

Ld中的A发生共析转变，生成F种Fe3C层状分布的珠光体，所以727充以下时Ld是P和Fe3C的机械混合物特点：纯莱氏体中含有的Fe3C较多，故性能与Fe3C相近，即极为硬脆4马氏体（M）是C溶于a Fe的过饱和的固溶体，是A通过无扩散型相变转变成的亚稳定相，比容大于AP是产生淬火应力导致变形开裂的主要原因形成：将中高碳钢加热到一定温度，形成奥氏体后迅速冷却，即淬火，得到M （使钢变硬，增强的一各占淬火组织）注意：M是体立方结构，故A （面六方）转变成M公需很少能量，仅仅是迅速和微小的原子重排，即无扩散位移型相恋。