金属材料专业基本知识
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
正火是指将钢材或钢件加热到 Ac3 或 Ac（3 钢的上临界点温度）以上，30～50℃ 保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。
淬 火 是将钢加热到 临界温 度 Ac3（亚 共析钢 ）或 Ac1（过 共析 钢）以 上某 一 温度，保温 一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以 下（或 Ms 附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 淬火的目的是
共析钢:含碳量为 0.77%的铁碳合金称为共析钢。其组织为共析转变得到的 珠光体，即片状铁素体和渗碳体的机械混合物。由杠杆定理可以求得铁素体与渗 碳体的重量比约为 7.9:1，因此铁素体厚，渗碳体薄。用硝酸酒精腐蚀后，由于 珠光体中铁素体比渗碳体的电极电位低，在正常浸蚀下，铁素体为阳极被溶解， 而渗碳体被溶解为凸出相(用 DIC 方法可以验证)。而此于铁素体和渗碳体对光的
组织 F+Fe3CⅢ P F+P P+ Fe3CⅡ Ld P+Ld+ Fe3CⅡ Ld+ Fe3CⅠ
碳钢的牌号：45＃钢 碳含量 0.45％（亚共析钢）；60＃钢 碳含量 0.60％（亚共析钢）；T8 钢 碳含量 0.80％（共析钢）；T12 钢碳含量 1.2％（过共析钢）；
工业纯铁:含碳量低于 0.0218%的铁碳合金称为工业 纯铁。工业纯铁在含碳量小于 0.008%时，其显微组织为单相 铁素体。如图 9-2 所示。图中 有的晶粒呈暗色，这是由于不 同晶粒受腐蚀的程度不同造 成的。在含碳量大于 0.008% 时，工业纯铁的组织为铁素体 和极少量的三次渗碳体。三次 渗碳体由铁素体中析出，沿铁 素体晶界呈片状分布。
类型 工业纯铁
共析钢 碳钢 亚共析钢
过共析钢 共晶白口铁 铸铁 亚共晶白口铁 过共晶白口铁
C 含量 w（C）﹤0.0218% w（C）=0.77% w（C）=0.021%～0.77% w（C）=0.77%～2.11% w（C）=4.30% w（C）=2.11%～4.30% w（C）=4.30%～6.69%
使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏 体或贝氏体组织。
回 火 指钢件经淬硬 后，再加 热到 Ac1 以下的 某一温 度，保 温一定 时间， 然 后冷却 到室 温的热 处理工 艺。常见的 回火 工艺有 ：低 温回火 ，中 温回 火，高温回 火和 多 次回火 等。 调质处理（淬火＋高温回火）
由于铁素体和珠光体比重相近，若忽略铁素体中所含的微量碳，根据杠杆定 理和亚共析钢显微组织中先共析铁素体与珠光体所占的相对面积，就可以估算出 该钢的含碳量。例如：当不珠光体和铁素体的面积各占一半时，钢的含碳量为， 由此可定此钢为 40#碳素钢。但须注意，如果亚共析钢从奥氏体相区以较快的速 率冷却下来，而因共析转变时过冷度增大，共析体含碳量偏低，故其显微组织中 珠光体的含量就要比缓冷时增加，此时若仍用上述方法来估算出的结果其含碳量 将会偏高。
奥氏体 A
碳在γ-Fe 中的间隙固溶体 硬度低、塑性好
最大 2.11%
渗碳体 Fe3C Fe 与 C 的金属化合物
硬而脆
珠光体 （P）：共析反应（γs---﹥αP+ Fe3C）产物，即 （αP+ Fe3C） 莱氏体（Ld）：共晶反应（ Lc---﹥γE+ Fe3C）产物 ，即（γE+ Fe3C）
最大 6.69%
亚共析钢:含碳量 在 0.0218~0.77%之间的 铁碳合金称为亚共析钢， 所亚共析钢冷却到室温 后显微组织均为先共析 铁素体和珠光体组成。 随着含碳量的增加珠光 体所占的比例也不断增 加，当增加到 0.77 时 (铁素体在珠光体周围 呈网状分布)，整个组织 为珠光体。用显微镜观 察放大倍数低于 400× 时，先析出铁素体呈亮 白色，珠光体呈暗黑色 如图 9-3 所示。
成都理工
金属材料专业知识
专业知识
肖忠洋 2015.03.16
金属材料专业基本知识
一、Fe-C 相图基础
δ
C E
S P
碳钢
共过
析共
工钢 业亚
析 钢
纯共
铁析
钢
铸铁
亚
共
过
共Baidu Nhomakorabea
晶
共
晶
白
晶
白
口
白
口
铁
口
铁
铁
基本相
定义
力学性能
容碳量
铁素体 F
碳在α-Fe 中的间隙固溶体 强度、硬度低，塑性、韧性好 最大 0.0218%
二、热处理基础
AC1 – 加热时，珠光体向奥氏体转变的开始温度。 Ar1 – 冷却时，奥氏体向珠光体转变的开始温度。 AC3 – 加热时，先共析铁素体全部转变为奥氏体的终止温度。 Ar3 – 冷却时，奥氏体开始析出先共析铁素体的温度。 Accm – 加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体的终止温度。 Arcm – 冷却时，奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。 通常把加热时的临界温度加注下标“C”，冷却时的临界温度加注下标为“r”
反射能力相近，因此在明视场照明条件下二者都是明亮的。只有相界呈暗灰色， 当放大倍数较高时，上述情况才能看清楚如图 9-4 所示。如放大倍数较低时，渗 碳体片两侧相界已无法分辨，而呈黑色条状图 9-5 所示。将放大倍数降到更低时， 则渗碳体片都无法分辨，整个珠光体组织无法分辨而呈暗黑色一片。
过共析钢:含碳量在 0.77~2.11%之间的铁碳合金称为过共析钢，其组织为先 共析渗碳体和珠光体。先共析渗碳体由奥氏体中沿晶界析出，故呈网状分布在随 后发生共析转变形成的珠光体周围。其室温组织为网状二次渗碳体和珠光体。随 着含碳量增加，先共析渗碳体的量也增加，网状略有加宽。图 9-6 为 T12 钢(含 碳量约 1.2%)退火后的显微组织，这种组织有时较难以接近共析成分的亚共析钢 区别。如果用煮沸的碱性若味酸钠溶液腐蚀，会使渗碳体呈暗黑色而铁素体仍保 持白色如图 9-7 所示。因此有管种腐蚀剂可以将接近共析成分的过共析钢与亚共 析钢区分开。
淬 火 是将钢加热到 临界温 度 Ac3（亚 共析钢 ）或 Ac1（过 共析 钢）以 上某 一 温度，保温 一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以 下（或 Ms 附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 淬火的目的是
共析钢:含碳量为 0.77%的铁碳合金称为共析钢。其组织为共析转变得到的 珠光体，即片状铁素体和渗碳体的机械混合物。由杠杆定理可以求得铁素体与渗 碳体的重量比约为 7.9:1，因此铁素体厚，渗碳体薄。用硝酸酒精腐蚀后，由于 珠光体中铁素体比渗碳体的电极电位低，在正常浸蚀下，铁素体为阳极被溶解， 而渗碳体被溶解为凸出相(用 DIC 方法可以验证)。而此于铁素体和渗碳体对光的
组织 F+Fe3CⅢ P F+P P+ Fe3CⅡ Ld P+Ld+ Fe3CⅡ Ld+ Fe3CⅠ
碳钢的牌号：45＃钢 碳含量 0.45％（亚共析钢）；60＃钢 碳含量 0.60％（亚共析钢）；T8 钢 碳含量 0.80％（共析钢）；T12 钢碳含量 1.2％（过共析钢）；
工业纯铁:含碳量低于 0.0218%的铁碳合金称为工业 纯铁。工业纯铁在含碳量小于 0.008%时，其显微组织为单相 铁素体。如图 9-2 所示。图中 有的晶粒呈暗色，这是由于不 同晶粒受腐蚀的程度不同造 成的。在含碳量大于 0.008% 时，工业纯铁的组织为铁素体 和极少量的三次渗碳体。三次 渗碳体由铁素体中析出，沿铁 素体晶界呈片状分布。
类型 工业纯铁
共析钢 碳钢 亚共析钢
过共析钢 共晶白口铁 铸铁 亚共晶白口铁 过共晶白口铁
C 含量 w（C）﹤0.0218% w（C）=0.77% w（C）=0.021%～0.77% w（C）=0.77%～2.11% w（C）=4.30% w（C）=2.11%～4.30% w（C）=4.30%～6.69%
使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏 体或贝氏体组织。
回 火 指钢件经淬硬 后，再加 热到 Ac1 以下的 某一温 度，保 温一定 时间， 然 后冷却 到室 温的热 处理工 艺。常见的 回火 工艺有 ：低 温回火 ，中 温回 火，高温回 火和 多 次回火 等。 调质处理（淬火＋高温回火）
由于铁素体和珠光体比重相近，若忽略铁素体中所含的微量碳，根据杠杆定 理和亚共析钢显微组织中先共析铁素体与珠光体所占的相对面积，就可以估算出 该钢的含碳量。例如：当不珠光体和铁素体的面积各占一半时，钢的含碳量为， 由此可定此钢为 40#碳素钢。但须注意，如果亚共析钢从奥氏体相区以较快的速 率冷却下来，而因共析转变时过冷度增大，共析体含碳量偏低，故其显微组织中 珠光体的含量就要比缓冷时增加，此时若仍用上述方法来估算出的结果其含碳量 将会偏高。
奥氏体 A
碳在γ-Fe 中的间隙固溶体 硬度低、塑性好
最大 2.11%
渗碳体 Fe3C Fe 与 C 的金属化合物
硬而脆
珠光体 （P）：共析反应（γs---﹥αP+ Fe3C）产物，即 （αP+ Fe3C） 莱氏体（Ld）：共晶反应（ Lc---﹥γE+ Fe3C）产物 ，即（γE+ Fe3C）
最大 6.69%
亚共析钢:含碳量 在 0.0218~0.77%之间的 铁碳合金称为亚共析钢， 所亚共析钢冷却到室温 后显微组织均为先共析 铁素体和珠光体组成。 随着含碳量的增加珠光 体所占的比例也不断增 加，当增加到 0.77 时 (铁素体在珠光体周围 呈网状分布)，整个组织 为珠光体。用显微镜观 察放大倍数低于 400× 时，先析出铁素体呈亮 白色，珠光体呈暗黑色 如图 9-3 所示。
成都理工
金属材料专业知识
专业知识
肖忠洋 2015.03.16
金属材料专业基本知识
一、Fe-C 相图基础
δ
C E
S P
碳钢
共过
析共
工钢 业亚
析 钢
纯共
铁析
钢
铸铁
亚
共
过
共Baidu Nhomakorabea
晶
共
晶
白
晶
白
口
白
口
铁
口
铁
铁
基本相
定义
力学性能
容碳量
铁素体 F
碳在α-Fe 中的间隙固溶体 强度、硬度低，塑性、韧性好 最大 0.0218%
二、热处理基础
AC1 – 加热时，珠光体向奥氏体转变的开始温度。 Ar1 – 冷却时，奥氏体向珠光体转变的开始温度。 AC3 – 加热时，先共析铁素体全部转变为奥氏体的终止温度。 Ar3 – 冷却时，奥氏体开始析出先共析铁素体的温度。 Accm – 加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体的终止温度。 Arcm – 冷却时，奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。 通常把加热时的临界温度加注下标“C”，冷却时的临界温度加注下标为“r”
反射能力相近，因此在明视场照明条件下二者都是明亮的。只有相界呈暗灰色， 当放大倍数较高时，上述情况才能看清楚如图 9-4 所示。如放大倍数较低时，渗 碳体片两侧相界已无法分辨，而呈黑色条状图 9-5 所示。将放大倍数降到更低时， 则渗碳体片都无法分辨，整个珠光体组织无法分辨而呈暗黑色一片。
过共析钢:含碳量在 0.77~2.11%之间的铁碳合金称为过共析钢，其组织为先 共析渗碳体和珠光体。先共析渗碳体由奥氏体中沿晶界析出，故呈网状分布在随 后发生共析转变形成的珠光体周围。其室温组织为网状二次渗碳体和珠光体。随 着含碳量增加，先共析渗碳体的量也增加，网状略有加宽。图 9-6 为 T12 钢(含 碳量约 1.2%)退火后的显微组织，这种组织有时较难以接近共析成分的亚共析钢 区别。如果用煮沸的碱性若味酸钠溶液腐蚀，会使渗碳体呈暗黑色而铁素体仍保 持白色如图 9-7 所示。因此有管种腐蚀剂可以将接近共析成分的过共析钢与亚共 析钢区分开。