鋼結(jié)構(gòu)組織與特性

1、鋼結(jié)構(gòu)組織與特性鋼結(jié)構(gòu)組織與特性鐵素體鐵素體(F)(F)1.組織:碳在α鐵中的固溶體2.特性:呈體心立方晶格.溶碳能力最小最大為0.02%硬度和強(qiáng)度很低HB=80120σb=250Nmm^2而塑性和韌性很好δ=50%ψ=7080%.因此含鐵素體多的鋼材(軟鋼)中用來(lái)做可壓、擠、沖板與耐沖擊震動(dòng)的機(jī)件.這類鋼有超低碳鋼如0Cr131Cr13、硅鋼片等奧氏體奧氏體1.組織:碳在γ鐵中的固溶體2.特性:呈面心立方晶格.最高溶碳量為2.06%在

2、一般情況下具有高的塑性但強(qiáng)度和硬度低HB=170220奧氏體組織除了在高溫轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生以外在常溫時(shí)亦存在于不銹鋼、高鉻鋼和高錳鋼中如奧氏體不銹鋼等滲碳體滲碳體(C)(C)1.組織:鐵和碳的化合物(Fe3C)2.特性:呈復(fù)雜的八面體晶格.含碳量為6.67%硬度很高HRC7075耐磨但脆性很大因此滲碳體不能單獨(dú)應(yīng)用而總是與鐵素體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小所以在常溫下鋼鐵組織內(nèi)大部分的碳都是以滲碳體或其他碳化物形式出現(xiàn)珠光體珠光體(P)(P

3、)1.組織鐵素體片和滲碳體片交替排列的層狀顯微組織是鐵素體與滲碳體連接的共析體)2.特性:是過(guò)冷奧氏體進(jìn)行共析反應(yīng)的直接產(chǎn)物.其片層組織的粗細(xì)隨奧氏體過(guò)冷程度不同過(guò)冷程度越大片層組織越細(xì)性質(zhì)也不同.奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細(xì)珠光體(有的叫一次索氏體)在500600℃分解轉(zhuǎn)變成用光學(xué)顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為極細(xì)珠光體(有的一次屈氏體)它們的硬度較鐵素體和奧氏體高而較滲碳體低其塑性較鐵素體和奧氏體低而較滲碳體高.正火后的珠

4、光體比退火后的珠光體組織細(xì)密彌散度大故其力學(xué)性能較好但其片狀滲碳體在鋼材承受負(fù)荷時(shí)會(huì)引起應(yīng)力集中故不如索氏體萊氏體萊氏體(L)(L)1.組織:奧氏體與滲碳體的共晶混合物2.特性:鐵合金溶液含碳量在2.06%以上時(shí)緩慢冷到1130℃便凝固出萊氏體.當(dāng)溫度到達(dá)共析溫度萊氏體中的奧氏轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w.因此在723℃以下萊氏體是珠光體與滲碳體機(jī)械混合物(共晶混合).萊氏體硬而脆(＞HB700)是一種較粗的組織不能進(jìn)行壓力加工如白口鐵.在鑄態(tài)含有萊氏

5、體組織的鋼有高速工具鋼和Cr12型高合金工具鋼等.這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的切削性淬火與馬氏體淬火與馬氏體1.組織:碳在αFe中的過(guò)飽和固溶體顯微組織呈針葉狀2.特性:淬火后獲得的不穩(wěn)定組織.具有很高的硬度而且隨含碳量增加而提高但含碳量超過(guò)0.6%后的硬度值基本不變?nèi)绾珻0.8%的馬氏體硬度約為HRC65沖擊韌性很低脆性很大延伸率和斷面收縮率幾乎等于零.奧氏體晶粒愈大馬氏體針葉愈粗大則沖擊韌性愈低淬火溫度愈低奧氏體晶粒愈細(xì)得到的馬

6、氏體針葉非常細(xì)小即無(wú)針狀馬氏組織其韌性最高鋼的熱處理鋼的熱處理1.1.退火退火將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)

7、備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。（鋼的鐵碳平衡圖）2.2.正火正火正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。3.3.淬火淬火淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬

8、氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。而高速鋼的淬火劑可以是“風(fēng)”，所以高速鋼又被稱為“風(fēng)鋼”。4.4.回火回火將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類?；鼗鸲嗯c淬火、正火配合使用。調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處

9、理。高溫回火是指在500650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150250℃）精加工前，把工件重新加熱到100150℃，保持520小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重

10、要。5.5.表面熱處理表面熱處理表面淬火：是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來(lái)得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒(méi)有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼?；瘜W(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來(lái)改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學(xué)熱

11、處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。滲碳滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲氮滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。氰化氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。