钢铁平衡组织
工业纯铁的显微组织20钢的显微组织45钢的显微组织T10钢的显微组织
珠光体（P）铁素体和渗碳体的共析混合物，有片状和珠状两种。含碳0.77%。
片状珠光体一般经退火得到，是铁素体和渗碳体交替分布的层片状组织，疏密程度不同。经3~5%硝酸酒精溶液或苦味酸溶液浸蚀后，铁素体和渗碳体
皆呈白亮色，但其边界被浸蚀呈黑色线条。在不同放大倍下观察是组
织具有不太一样的特征。铁素体的体积约是渗碳体的8倍，所以在金
相显微镜下，较厚的是铁素体，较薄的是渗碳体。
1）在高倍（600倍以上）下观察时，珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色，而其边界呈黑色
2）中倍（400倍左右）观察时，白亮色渗碳体被黑色边界所“吞食”而成为细黑条。这时看到的珠光体时宽白条铁素体和细黑条渗碳体的相间混合物。
高倍600倍中倍400倍
低倍（200倍以下）观察时，连宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体也很难分辨，这时，珠光体为黑块组织。
低倍200倍球状珠光体
球状珠光体共析钢或过共析钢经球化退火后，得到球状渗碳体。经3～5％硝酸酒精浸蚀后，球状珠光体为白色铁素体基体上均匀分布这白色渗碳体小颗粒，其边界为黑圈。
（亚共析钢也有，只是呈现少量的球状、点状或短片珠光体）
渗碳体渗碳体（Fe3C或Cm）是铁与碳的化合物，含碳量为6.69%，抗浸蚀能力较强。经3~5%
硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色；若用苦味酸钠溶液热浸蚀，则被染成黑褐色，
而铁素体仍为白色，由此可区别开铁素体和渗碳体。渗碳体的硬度很高，达
HB800以上；脆性很，强度和塑性很差，延伸率接近为零，熔点1227°C,经过
不同的热处理，渗碳体可以呈片状、粒状或断续网状。
一次渗碳体：从液体中经CD线析出的渗碳体称为Fe3CⅠ（液体中析出）
二次渗碳体：从奥氏体中经过Acm、EC线(SEC线)析出的渗碳体称为Fe3CⅡ（奥氏体中析出）三次渗碳体：从铁素体中经727°以下析出的渗碳体称为Fe3CⅢ（铁素体中析出）
网状碳化物：当热处理不良时，甚至沿晶界呈网状分布，既网状碳化物。需要正火消除。
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钢铁基本组织之—莱氏体
莱氏体（Ｌd）在温室时是珠光体和渗碳体的混合物。此时，渗碳体中包括共晶
渗碳体和二次渗碳体两种，但它们相连在一起而分辨不开. 经3~5%硝酸酒精溶液
侵蚀后，莱氏体的组织特征是，在白亮的渗碳体的基体上均匀分布着许多黑点（块）
状或条状珠光体。
共晶白口铁亚共晶白口铁
莱氏体组织硬度很高，达HB700，性脆。一般存在于
含碳量大于2.11%的白口铸铁中,在某些高碳合金钢的
铸造组织中也常可见。亚共晶白口铸铁的组织包括：
莱氏体、呈黑粗树枝态分布的珠光体及其周围白亮圈
的二次渗碳体。二次渗碳体与莱氏体中的渗碳体相连,
无界线.无法区别。
过共晶白口铁过共晶白口铸铁的组织是：莱氏体和长白条一次渗碳体
铁碳合金平衡组织表（退火状态）
2012年2月14日四川德阳
基本热处理对45钢组织和性能影响 作者：学号：班级：材料成型6班 小组成员： 关键词 45钢、热处理、组织、性能、正火、淬火、回火。 摘要 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能和工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却，使得钢的组织和性能发生改变。 45钢经过热处理后组织、性能也会发生显著变化。在热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方法是最重要的三个基本工艺因素，正确选择规范，是保证工件获得合格性能的关键。本文将介绍本次45热处理过程、问题分析和结果。通过45钢基本热处理结果来验证热处理给45钢的组织和性能的影响。同时着重介绍45钢的水淬（860℃）和中温回火（400℃）。 一、式样 二、处理工艺选择 860℃加热保温15min，直接在水中冷却至室温，然后中温400℃回火1h。 三、实验原理 所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。 为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和 冷却速度。
（1）淬火温度的选择 选定正确的加热温度是保证淬火 质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据 相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为A c3＋30～50℃，若加热温度不足（低于A c3），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为A c1＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。 （2）保温时间的确定 淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的 总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。 表1 碳钢在箱式电炉中保温时间的确定 （3）冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢 淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度 大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织； 在这个 前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内 应力，防止变形和开裂。为此，可根据C曲
10Cr9Mo1VNbN钢的组织和性能 与奥氏体类耐热钢相比，铁素体类耐热钢的蠕变断裂强度低。但是铁素体类耐热钢导热性能好、热膨胀系数小、抗应力腐蚀性能好，并且还具有抗核辐射效突性好、抗氦脆性好等特点。１０Ｃｒ9ＭｏＶＮｂ钢是铁素体类耐热钢，我们就该钢的热处理工艺对组织和性能的影响，特别是该钢在回火过程中组织变化规律进行了研究和分析。 １试验方法 试验钢是在成都无缝钢管厂用１０ｔ电弧炉冶炼，并重熔成Ｉｔ锭。试验钢的化学成分（％）为： Ｃ０．１０，Ｓｉ 0．３６，Ｍｎ０．４８，Ｓ０．００７，Ｐ０．０１２，Ｃｒ９．３８，Ｍｏ０．９３， Ｖ０．２４，Ｎｂ０．０８，Ｎ０．０５０，ＡＩ０．０４。 试验用料取自必１７２ｍｉｎＸ８ｍｍ的钢管。首先选择４个因素（奥氏体化温度，奥氏体化之后的冷却速度，回火温度，回火时间），３个水平进行正交试验，确定了最佳热处理制度。然后以最佳热处理制度处理一批试样，测定了室温拉伸性能、室温冲击韧性、６００℃瞬时拉伸性能和６００℃持久拉伸性能。另外，为了研究高温强化机理，着重研究了最佳正火条件下，回火温度对试验钢组织的影响。为此，用光学显微镜和电子显微镜观察组织，以电子衍射法分析析出相的结构，并以能谱分析法确定了相的成分。 ２试验结果 ２．１机械性能正交试验结果，热处理制度对试验钢的室温拉伸性能、室温冲击韧性和６００℃瞬时拉伸性能的影响，如表１所示。正交试验显著性分析结果如表２所示。由表可知，在试验条件范围内，奥氏体化温度和冷却速度对机械性能的影响一般来讲不显著；而回火温度和回火时间对机械性能的影响有的稍显著，有的显著。综合分析试验结果，试验钢的最佳热处理制度为在１０５０Ｃ奥氏体化ｌｈ，空冷，然后在７８０Ｃ回火ｌｈ。按此制度处理的试验钢性能为室温σb７１５ＭＰａ，δ5２４．４％，，Ψ７４．６％，，Ａk v１５０J；６００℃σ0.2３００ＭＰａ，σb３４０ＭＰａ，δ5３５．０％，Ψ８７．０％。 ２．２显微组织 ２．２．１正火试样显微组织试验钢正火（１０５０Ｃ，ｌｈ）试样显微组织如图表１。由图可知，试验钢正火组织主要是有大量位错缠结的板条状马氏体，另外还有少量自回火板条状马氏体和少量未溶碳化物。 ２．２．２因火试样光学显微组织正火之后在不同温度回火（ｌｈ）试样用光学显微镜观察发现，马氏体的板条形貌一直保持到４００℃，在更高的温度回火的试样，马氏体的板条状形貌逐渐消失，但是直至７８０Ｃ回火试样仍有部分板条状形貌隐约可见，如图Ｚａ所示。另外，７００Ｃ回火试样，用光学显微镜可观察到马氏体分解析出的细小碳化物。当回火温度升高到８００ｏＣ，可明显地观察到析出的碳化物。 ２．２．３回火试样电子显微组织用电子显微镜观察发现，在４００Ｃ以下回火试样马氏体板条完整，板条边界清晰可见，板条内有大量缠结的位错。５００℃和６００℃回火试样马氏体板条仍较完整，位错密度仍然相当大。７００℃回火试样仍然是板条状马氏体，但有的板条边界不太清楚，位错密度降低，位错缠结形成的胞状结构胞壁变薄。７８０℃回火试样位错密度进一步降低，可见，在５００’Ｃ以下回火试样中析出相为平行排列的针状碳化物，它分布在马氏体板条内。随着回火温度的提高，碳化物形状由针状变为粒状或杆状，板条界面上亦有析出。回火温度在５００℃以下，析出相为Ｍ6Ｃ型碳化物，６００℃回火时析出相为Ｍ2３Ｃ6型碳化物，７８０Ｃ回火试样中除Ｍ23Ｃ6型碳化物之外，还有ＭＣ型碳化物。能谱分析证明，Ｍ6Ｃ型碳化物中Ｍ主要是Ｆｅ，另外还有少量Ｃｒ；而在Ｍ23Ｃ6型碳化物中Ｍ主要是Ｃｒ和Ｆｅ，另外还有Ｍ。和Ｖ。随着回火温度的提高，Ｍ2３Ｃ6中Ｃｒ／Ｆｅ比值稍有增加。在７８０℃回火析出的ＭＣ型碳化物中，Ｍ主要是Ｖ，另外还有Ｃｒ、Ｎｂ、 ２．３持久拉伸性能和时效组织试验钢以最佳工艺进行热处理的试样，在６００’Ｃ做持久拉伸试验，其试验数据位于外国同类钢的持久拉伸性能数据带内。６００℃，１０5ｈ持久强度极限为１３０ＭＰａ。６００℃１４２３ｈ时效组织仍然有板条束形貌，并且胞状结构也明显可见。 ２．４讨论根据试验结果粗略计算，正火后７８０℃回火的试验钢基体中Ｃｒ含量为９．２３％，固溶强化
钢的组织与化学成分对钢材性能的影响 一、钢的组织及其对钢性能的影响： 钢材是由无数微细晶粒所构成，碳与铁结合的方式不同，可形成不同的晶体组织，使钢材的性能产生显著差异。 1、钢的基本组织： 纯铁在不同温度下有不同的晶体结构： 钢中碳原子与铁原子的三种基本结合形式为：固融体、化合物和机械混合物。 下表列出了钢的四种基本组织及其性能。 钢的基本晶体组织 2、晶体组织对钢材性能的影响： 碳素钢的含碳量不大于0.8%时，其基本组织为铁素体和珠光体；含碳量增大时，珠光体的含量增大，铁素体则相应减少，因而强度、硬度随之提高，但塑性和冲击韧性则相应下降。
二、钢的化学成分对钢性能的影响： 钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响： 1、碳。 碳是决定钢材性能的最重要元素。当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。 随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。 一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。 2、硅。 硅是作为脱氧剂而残留于钢中，是钢中的有益元素。 硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度和硬度以及耐蚀性，而对塑性和韧性无明显影响。但当硅含量超过1.0%时，将显著降低钢材的塑性和韧性，增大冷脆性实效敏感性，并降低可焊性。 3、锰。 锰是炼钢时用来脱氧去硫而残留于钢中的，是钢中的有益元素。 锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度，但塑性和韧性略有降低。但钢材中含锰量太高，则会降低钢材的塑性、韧性和可焊性。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 4、磷。 磷是钢中很有害的元素。 随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。 磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在经过合理的冶金工艺之后，低合金钢中也将磷可配合其他元素作为合金元素使用。
稀土对含铌钢组织和性能的影响朱兴元陈邦文姜凤琴曾静朱天佑林勤 摘要：研究了稀土对含铌钢组织和性能的影响,研究结果表明,稀土元素的加入使钢的纵横向强度先下降而后上升,钢的延伸率和冲击功则先上升而后下降,其对改善钢的强度和-20℃以下冲击功的各向异性不明显,而且对细化晶粒度和夹杂物级别影响不显着,但 稀土元素的加入使铌的析出量略有增加。 关键词：稀土含铌钢性能 ROLE OF RARE EARTH IN Nb-BEARING STEEL Zhu Xingyun （Wuhan Iron & Steel Corp.） Cheng Bangwen （Wuhan Iron & Steel Corp.） Jiang Fengqin （Wuhan Iron & Steel Corp.） Zeng Jing （Wuhan Iron & Steel Corp.） Zhu Tianyou （University of Science & Technology Beijing） Lin qin （University of Science & Technology Beijing） Abstract：Effects of rare earth on the micro structure and properties of Nb-bearing steel have been investigated. Results prove that addition of rare earth elements into the steel causes the transversal and longitudinal strength of the strength decline initially and rise afterward, and the elongation and impact energy of the steel change in the reversal direction. As the results addition of rare earth in the steel could hardly improve the strength, anistropism and impact toughness below -20℃ and its effects on the grain refining and inclusion size improvement are also negligible, however it could probably offer a slight increase in Nb precipitation. Keywords：rare earth Nb bearing steel property 1 前言 近几十年来,随着微合金化元素Nb、V、Ti在钢中的广泛应用,使得微合金化钢得到了迅速发展,而微合金化元素Nb、V、Ti主要是利用其碳氮化物应变诱导析出与高温形变再结晶的交互作用产生晶粒细化以及沉淀强化的效果来提高材料的强度和韧性,但钢中 其它元素的存在会对碳氮化物的沉淀析出反应产生影响,因此在含铌钢中稀土元素的加
研究淬火温度对45#钢组织和性能的影响 一、概述： 45号钢心部韧性虽好，却存在表面硬度低的问题，不耐磨。45号钢的奥氏体稳定性差，加热后需快速淬火冷却，才能获得高硬度的马氏体组织。本次实验探索淬火温度对45号钢组织和性能的影响，研究45号钢最佳淬火温度范围以及热处理工艺。 一、实验目的 主要研究淬火温度对45#钢组织和性能的影响 二、实验用材及仪器设备 直径10mm45钢试10个，加热炉，金相预磨机，HRC硬度计，24ml酒精，1ml硝酸，砂纸烧杯若干 三、实验方法 淬火工艺：取10个试样，2个保持原状，另外8个分别即温加热到840、860、880、900,加热时间25min，保温30min，取出水冷淬火。进行磨样，硝酸酒精腐蚀并在显微镜下观察。 四、实验过程 1.加热试样，完成45钢的加热过程。工艺曲线如下图，炉子升温到设定温度，即放入2个试样，加热5min，保温25min。然后拿出来快速水浴淬火并贴好标签。如此完成10个试样的热处理工作。 淬火工艺曲线
2.磨样和腐蚀磨样用实验室砂纸磨，机械磨样。从磨样工序，400—1000—1500—2000—2500—抛光。试样呈现晶面效果。接着以体积比酒精：硝酸=24:1配制腐蚀液，对磨样后的试样进行腐蚀。 3．拿腐蚀好的试样到显微镜下观测并摄影。 在显微镜下可明显观测到板条状的马氏体组织，并且可以看到晶界。 五、分析与思考 马氏体硬度不足，猜测淬火试样组织可能是珠光体+铁素体。推测有以下几种可能： 1.硬度机有问题 3．加热时脱碳 3．未达到奥氏体化便淬火 4．保温时间过长，钢过热 5．从炉子拿出到淬火过程中，速度慢，试样迅速降温
钢的热处理及其对组织和性能的影响 一、实验目的 1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）； 2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响； 3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点； 4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。 二、实验概述 钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而 获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。 正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。 1.加热温度选择 （1）退火加热温度 一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。 （2）正火加热温度 一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。退火和正火加热温度范围选择见图3-1。 图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围 （3）淬火加热温度 一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。 淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。 在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗
2015 45与T10钢热处理组织和性能比较研究 学生姓名： 所在院系： 所学专业：机械设计制造及其自动化 导师姓名： 完成时间：2015年4月10日 45钢与T10钢热处理组织和性能比较研究
摘要 为探讨热处理工艺对45钢及T10的影响，本文对45钢与T10做了退火，正火，淬火以及低温回火，中温回火，高温回火的热处理工艺处理,观察金相组织,测量布氏硬度，再对得到的数据进行系统详细的分析比较，结果表明再相同热处理下含碳量是影响45与T10在金相组织形成，硬度差异的主要因素。发现了随着含碳量的增加，钢的硬度、强度增加，塑性、韧性降低的结果。 关键词：热处理，金相组织，硬度，45，T10
45 steel T10 steel heat treatment and research organizations and Performance Comparison Abstract To explore the Heat Treatment on 45 Steel and T10, the paper made of 45 steel and T10 annealing, normalizing, quenching and tempering, tempering temperature, tempering the heat treatment process, observe the microstructure, measuring cloth hardness, and then the data is systematically detailed analysis and comparison results show that the carbon content and then heat-treated at the same affect with T10 45 formed in the microstructure, hardness difference of the main factors. Found that with increasing carbon content steel hardness, strength increases, lower ductility, toughness results. Keywords: heat treatment, microstructure, hardness, 45, T10
求主要取决于它的组织结构。大量的生产实践表明，钢的组织对钢性能的影响起着决定性的 作用，而钢的组织又主要取决于它的化学成分和加工的生产工艺过程以及相应的热处理状 态。此外，还与钢中气体和非金属夹杂物的含量及其他的冶金缺陷有关。 一、合金元素对钢力学性能的影响 由于合金钢的种类很多，且不同钢种的化学成分具有不同的规格范围，而某一元素与其 他元素共同配合又组成一定的相，才使钢具有一定的力学性能。因此，孤立地分析某一元素 对钢力学性能有多大影响不仅是困难的，而且也是片面的。更何况，同一钢种因成分有微小 的变化，性能也表现出较大的差异。化学成分的力学性能的影响如下： （1）碳。碳是决定钢力学性能的主要因素。一般说来，随着碳含量的增加，钢的硬度 升高，塑性及韧性降低。当碳含量小于0.80％时，钢的强度随碳含量的增加而增加；当碳 含量大于0.80％时，随着钢中碳含量的增加强度反而降低。 （2）硅。硅能固溶于铁素体和奥氏体中，能提高钢的硬度和强度。在普通碳钢中硅含 量不超过0.40％，这时对力学性能影响不大。当硅含量继续增加时，钢的强度指标，特别 是屈服点有明显提高，但塑性及韧性降低。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比 （s σ／b σ）以及疲劳强度和疲劳比（1-σ/b σ）等。此外，硅还能提高钢的脆性转变温度， 因而在低温用钢中应控制它的含量。 （3）锰。在一般碳钢中，锰含量在0.70％以下，对钢的性能影响不大，锰含量增加到 1％～2％时，可使强度提高、塑性降低。锰钢加热时易使晶粒粗化。ZGMn13钢经水韧处理 后可得到单一的奥氏体组织，具有高韧性及耐磨性，在耐热钢中锰还可提高钢的高温强度， 作用与镍相似。锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度没有什么显著 的作用。 （4）钨。单一含钨的结构钢的性能与碳钢相比无多大改善，当钨与其他元素合用时， 可细化晶粒，降低回火脆性，从而提高钢的强度。铝能提高钢的红硬性及热强性，能形成特 殊碳化物，提高钢的耐磨性。高合金钨钢（如高速钢）由于含有大量共晶碳化物，塑性低。 钨能增大铁的自扩散活化能，显著提高钢的再结晶温度，因此也能提高钢在高温时对蠕变的 抗力。 （5）钼。钼对铁素体有固溶强化的作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强 度产生有利的影响。在冷冲模具钢中加入铝能改善韧性。在热锻模具钢中加入钢能使锻模保 持比较稳定的硬度。在调质钢中加入0.2O ％～O.30％的钼，不仅可以提高钢的淬透性，从 而提高钢的强度和延展性，而且可以减轻或消除因其他合金元素导致的回火脆性而大大有利 于提高钢的冲击韧性。铝是提高钢热强性最有效的合金元素之一，还能强烈地提高钢中铁素 体对蠕变的抗力。 （6）钒。钒对钢力学性能的影响主要取决于它在钢中存在的形态。对于退火的低碳钢， 如含量低固溶于铁素体时，将略增加钢的强度，并稍降低塑性和韧性；如以聚集的碳化物存 在时，因固定了一部分碳，反而降低钢的强度。对于中碳钢，无论在退火、正火或调质状态， 钒除提高钢的强度外，还改善钢的塑性和韧性。在弹簧钢中，与铬或锰配合使用，增加钢的 弹性极限，并改善冶金质量。少量的钒使钢晶粒细化，韧性增加，这对低温用钢是很重要的 一项特性。但钒含量不宜过高。因为V 4C 3在晶内的弥散析出将导致钢韧性的降低。与此相 反，在高温时，钒虽细化晶粒，不利于钢的蠕变性能，但由于V 4C 3经适当的热处理后可以 高度弥散地析出，均匀分布在晶粒内部的结晶面上，又不易聚集成较大的颗粒，将增加钢的 高温持久强度和对蠕变的抗力，降低高温蠕变速度。钒的碳化物几乎可以说是金属碳化物中
经验交流之三—— 钢内部组织及对钢材性能的影响 钢是以铁为基体的合金。不同成分的铁碳合金在不同温度下有不同的组织状态。通常钢内部组织有：铁素体、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体。其各组织定义如下：铁素体：铁素体是钢组织中强度低、质软、延展性极好的组织。其组织中C的溶解度很小，室温条件下只能溶解0.006%。 珠光体：珠光体是铁素体和渗碳体（渗碳体是铁和碳的化合物，其中碳在渗碳体中溶解量很高，因此性质硬而脆）的机械混合物，因其显微组织中有指纹状的珍珠光泽故得此名。其机械性能介于铁素体和渗碳体之间，因此强度、硬度适中，塑、韧性较好。 索氏体：索氏体也是铁素体与渗碳体的混合物，不过它比珠光体要细的多，因此又称为细珠光体，它必须在1000倍的高倍显微镜下才能分辨出来。生产中，低碳钢、中碳钢和低合金钢加热到临界温度（600-650℃）以上，然后在空气中冷却即可得到索氏体组织。索氏体具有良好的综合力学性能，它既有较高的强度，又有良好的冲击韧性。 屈氏体：屈氏体是一种最细的珠光体组织，它同样是铁素体与渗碳体的极弥散的混合物，因此又称为极细珠光体。由于屈氏体的组织比索氏体更细，因而它比索氏体具有更高的硬度、强度，同时具有良好的冲击韧性。 贝氏体：贝氏体分上贝氏体和下贝氏体。其中上贝氏体是奥氏体（奥氏体是碳在面心立方晶格中的固溶体，由于面心立方体原子间空隙较大，所以碳在其中的溶解度高。其强度并不高，但塑性、韧性很好）在550-350℃范围内等温转变产物，其中铁素体形成密集而相互平行的扁片，渗碳体呈短片状断续分布在铁素体片层之间。其上贝氏体硬度可达HRC45左右。下贝氏体是奥氏体在350℃以下范围内的等温转变产物，其中铁素体呈针状，极为细小的渗碳体质点呈弥散状分布在针状铁素体内，硬度可达HRC55左右。上贝氏体和下贝氏体相比，下贝氏体除具有较高的硬度外，还有良好的韧性。 马氏体：马氏体是有奥氏体以大于临界冷却速度从高温冷却到马氏体开始转变温度以下时，过冷奥氏体转变为马氏体。马氏体的固溶体内含碳量等于奥氏体内的含碳量，因此马氏体强度、硬度很高，韧性很低。 目前，我厂钢板采用热轧，钢种大部分为：低碳钢和低合金钢，所以钢中最常见的组织是：F（铁素体）+P（珠光体），以及少见的魏氏组织（魏氏组织定义：奥氏体向室温冷却过程中，如果冷却速度加快，则铁素体不仅沿奥氏体晶界析出生长，而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部。铁素体片之间的奥氏体最后转变为珠光体。这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状的先共析铁素体称为魏氏组织）。其中：铁素体对钢塑、韧性提高有好处；珠光体对提高钢强度有好处，同时当珠光体含量低时对钢的韧性提高也有好处；魏氏组织对钢的冲击韧性有害。（技术中心工艺标准科）
钢的结构组织和特性 一、铁素体（F) 碳在α铁（Fe -σ）中的固溶体，呈体立方晶格。溶碳能力很小，最大为%02.0；硬度和强度很低，HB 12080-，MPa b 250=σ；而塑性和韧性很好，%50=δ， %80%70-=ψ。因此，含铁素体多的钢材（软钢）可用来制作可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件。这类钢有超低碳钢，如130Cr 、131Cr 、硅钢片等。 二、奥氏体（A) 碳在γ铁(Fe -γ)中的固溶体，呈面心立方晶格。最高溶碳量为%11.2，在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低，HB 220170-，奥氏体组织除了在高温转变时产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等。 三、渗碳体（C) 铁和碳的化合物(C Fe 3),呈复杂的八面体晶格。含碳量为%67.6，硬度很 高，HRC 7570-，耐磨，但脆性很大，因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。碳在铁中溶解度很小，所以常温下，钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现。 四、珠光体（P) 铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是铁素体与渗碳体的机械混合物（共析体）。是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细，性质也不同。奥氏体约在C ?600分解成的组织称为细珠光体（有的叫一次索氏体），在C C ?-?600500分解转变成用光学显微镜不能分辩的片层状的组织称为极细珠光体（有的叫一次屈氏体），它们的硬度较铁素体和奥氏体高。正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在钢材承受载荷时会引起应力集中，故不如索氏体。 五、萊氏体（L) 奥氏体和渗碳体的共晶混合物，铁合金溶液含碳量在%11.2以上时，缓慢冷却到C ?1130便凝固出高温萊氏体L d ，由渗碳体与奥氏体组成。当温度到达共析 温度，萊氏体中的奥氏体转变为珠光体，此时萊氏体称为低温萊氏体L d ' 。因此，在C ?723以下萊氏体是珠光体与渗碳体的机械混合物（共晶混合物）。萊氏体硬(HB 700>)而脆，是一种较粗的组织，不能进行压力加工，如白口铁。在铸态含有萊氏体组织的钢有高速工具钢和12Cr 型高合金工具钢等。这类钢一般具有较
浅谈主要合金元素对钢组织和性能的影响 发表时间：2018-12-24T16:25:39.443Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：安卫民[导读] 摘要：合金钢在现代工业中应用较为广泛，此文叙述了合金元素对钢的组织，性能的影响机理，进而提出了合金钢的生产原则及方法。 山东冶金技师学院山东济南 250109摘要：合金钢在现代工业中应用较为广泛，此文叙述了合金元素对钢的组织，性能的影响机理，进而提出了合金钢的生产原则及方法。 关键词：合金元素奥氏体机械性能铁碳相图 1概述：对钢性能产生影响的合金元素 1.1 碳（C）：含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差． [1] 1.2 硅（Si）：它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．[1] 1.3 锰（Mn）：能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能． [3] 1.4 磷（P）：能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的． 1.5 硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．[1] 在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。[2] 1.6 铬（Cr）能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．[6] 1.7 镍（Ni）：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。[6] 1.8 钼（Mo）：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能。 1.9 钛（Ti）：钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象． 1.10 钒（V）：能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性． 1.11 钨（W）：能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性． 1.12 铌（Nb）：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。[4] 1.13 钴（Co）：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 1.14硼；当钢中含有微量的（0.001 － 0.005 ％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高． 1.15氮（N）：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。[5] 1.16稀土（Xt）：钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。 2.合金元素对钢的工艺性能的影响 2.1合金元素对焊接性能的影响 钢的焊接性能，主要取决于它的淬透性、回火性和碳的质量分数。合金元素对钢材焊接性能的影响，可用焊接碳当量来估算。我国目前所广泛应用的普通低合金钢，其焊接碳当量可按下述经验公式计算。 公式 Cd=C+1/6Mn+1/5Cr+1/15Ni+1/4Mo+1/5V+1/24Si+1/2P+1/13Cu 2.2合金元素对切削加工的影响 金属的切削性能是指金属被切削的难易程度和加工表面的质量。为了提高钢的切削性能，可在钢中加入一些能改善切削性能的合金元素，最常用的元素是硫，其次是铅和磷。 由于硫在钢中与锰形成球状或点状硫化锰夹杂，破坏了金属基体的连续性，使切削抗力降低，切屑易于碎断，在易切削钢中硫的质量分数可达0.08％～0.30％。 铅在钢中完全不溶，以2～3pm的极细质点均匀分布于钢中，使切屑易断，同时起润滑作用，改善了钢的切削性能，在易切削钢中铅的质量分数控制在0.10％～0.30％。 少量的磷溶入铁素体中，可提高其硬度和脆性，有利于获得良好的加工表面质量。 3 合金元素在钢中的作用 3.1合金元素与钢中铁、碳的作用 铁和碳是钢的基本组元。合金元素加入钢以后，对钢的组织、性能的影响常取决于它与铁、碳的相互作用，因此在研究合金元素在钢中的作用时，首先应研究合金元素与铁和碳的作用。 3.2.1合金元素与铁的作用 ㈠扩大相 区元素 这类元素的共同点是A3点下降，A4点上升，这就使形成相 区的温度区间扩大了。合金元素含量越多，A3和A4的距离越大（但有例外，钴的含量增加时，A3点不断上升。至大约超过45%后，A3点开始下降）。 ㈡缩小相 区的元素 这类元素随着加入量的增加。使A3点生高，A4点下降（但有例外。例如铬含量＜7%时。A3点下降，＞7%后A3点上升）。这样形成相 区的温度区间就被缩小了，根据铁与合金元素构成相图不同， 3.2.2合金元素与碳的作用
钢铁材料热处理及组织性能 班级：机设13-A1 姓名：朱铭书 学号：120133404056
摘要：钢材是当前社会运用最广泛的材料之一，具有非常悠久的历史，它推动了社会的大力发展，促进了社会的进步。作为结构材料．钢的组织和性能在很高的层面决定了产品的质量，因此，在选取钢铁材料时主重其组织与性能。然而，回望钢铁发展的历史，钢组织与性能与材料成分和热处理工艺有着千丝万缕的关系，通过改善材料成分和热处理工艺可以有效提升钢组织与性能。本文将对钢铁材料热处理及组织性能做浅显分析。 正文：一、钢的退火与正火 1、钢的退火是将工件加热到工艺要求的温度，经过适当的保温以后，在缓慢冷却下来的热处理工艺过程。加热温度在Ac3点以上的称为完全退火；加热温度在Ac1和Accm之间的称为不完全退火或球化退火；加热温度在A1点以下称为低温退火；还有扩散退火等退火工艺。退火的加热速度一般不受限制，但对于高合金钢和大截面工件，升温不可过快，否则，由于导热性差，引起很大的热应力，使工件产生变形甚至开裂。一般将升温速度控制在100～180℃/h比较适宜。加热时间是根据工件的有效厚度，并考虑装炉量、装炉方式和加热方法确定的，可以查阅热处理手册加以确定。退火的冷却方式是根据退火工艺的具体要求进行。（1）完全退火只适用于亚共析钢，加热温度为Ac3＋（20～30℃），合金钢可以略微高于此温度，保温足够时间后，随后缓冷（炉内冷却或按要求的冷却速度冷却）到550～500℃以下，再空冷。在加热和冷却的过程中，钢的内部组织全部进行了重结晶，即发生了加热时的奥氏体化和冷却时的奥氏体分解转变。所以完全退火又称重结晶退火。在重结晶过程中经历了两次形核长大，因此细化了晶粒。完全退火使钢获得了接近平衡状态的细晶粒组织，同时消除了焊接、铸钢、热锻轧钢中的粗大组织和魏氏组织，以及因终锻、终轧的温度过低造成的带状组织。完全退火还提高韧性，消除因冷速较快造成的内应力，降低含碳较高的亚共析钢硬度，以利于切削加工，并为后续淬火工艺作好组织准备。普通退火依靠控制冷却速度