碳钢材料金相图(淬火退火回火相关知识).doc

1、碳钢材料金相图A_铁素体v_奥氏体退火退 火 ： 将 金 属 缓 慢 加 热 到 一 定 温 度 ， 保 持 足 够 时 间 ， 然 后 以 适 宜 速 度 冷 却 (通常 是 缓 慢 冷 却 ， 有 时 是 控 制 冷 却 )的 一 种 金 属 热 处 理 1工 艺 。 目 的 是 使 经 过 铸 造 、 锻轧 、 焊 接 或 切 削 加 工 的 材 料 或 工 件 软 化 ， 改 善 塑 性 和 韧 性 ， 使 化 学 成 分 均 匀 化 ， 去除 残 余 应 力 ， 或 得 到 预 期 的 物 理 性 能 。 退 火 工 艺 随 目 的 之 不 同 而 有 多 种 ， 如 重 结 晶 退

2、火 、 等 温 退 火 、 均 匀 化 退 火 、 球 化 退 火 、 去 除 应 力 退 火 、 再 结 晶 退 火 ， 以 及 稳 定 化退 火 、 磁 场 退 火 等 等 。 1、 金 属 工 具 使 用 时 因 受 热 而 失 去 原 有 的 硬 度 。2、 把 金 属 材 料 或 工 件 加 热 到 一 定 温 度 并 持 续 一 定 时 间 后 ， 使 缓 慢 冷 却 。 退 火 可以 减 低 金 属 硬 度 和 脆 性 ， 增 加 可 塑 性 。 也 叫 焖 火 。退 火 的 一 个 最 主 要 工 艺 参 数 是 最 高 加 热 温 度 （ 退 火 温 度 ） ， 大 多 数

3、合 金 的 退 火加 热 温 度 的 选 择 是 以 该 合 金 系 的 相 图 为 基 础 的 ,如 碳 素 钢 以 铁 碳 平 衡 图 为 基 础 （ 图 1） 。 各 种 钢 (包 括 碳 素 钢 及 合 金 钢 )的 退 火 温 度 ， 视 具 体 退 火 目 的 的 不 同 而 在 各 该 钢 种的 Ac3以 上 、 Ac1 以 上 或 以 下 的 某 一 温 度 。 各 种 非 铁 合 金 的 退 火 温 度 则 在 各 该 合 金的 固 相 线 温 度 以 下 、 固 溶 度 线 温 度 以 上 或 以 下 的 某 一 温 度 。 重 结 晶 退 火 应 用 于 平 衡 加 热

4、和 冷 却 时 有 固 态 相 变 (重 结 晶 )发 生 的 合 金 。 其 退 火温 度 为 各 该 合 金 的 相 变 温 度 区 间 以 上 或 以 内 的 某 一 温 度 。 加 热 和 冷 却 都 是 缓 慢 的 。合 金 于 加 热 和 冷 却 过 程 中 各 发 生 一 次 相 变 重 结 晶 ， 故 称 为 重 结 晶 退 火 ， 常 被 简 称 为退 火 。 这 种 退 火 方 法 ， 相 当 普 遍 地 应 用 于 钢 。 钢 的 重 结 晶 退 火 工 艺 是 :缓 慢 加 热 到 Ac3（ 亚 共 析 钢 ） 或 Ac1（ 共 析 钢 或 过 共 析 钢 ） 以 上

5、30 50 ， 保 持 适 当 时 间 ， 然 后 缓慢 冷 却 下 来 。 通 过 加 热 过 程 中 发 生 的 珠 光 体 （ 或 者 还 有 先 共 析 的 铁 素 体 或 渗 碳 体 ）转 变 为 奥 氏 体 （ 第 一 回 相 变 重 结 晶 ） 以 及 冷 却 过 程 中 发 生 的 与 此 相 反 的 第 二 回 相 变重 结 晶 ， 形 成 晶 粒 较 细 、 片 层 较 厚 、 组 织 均 匀 的 珠 光 体 (或 者 还 有 先 共 析 铁 素 体 或 渗碳 体 )。 退 火 温 度 在 Ac3 以 上 （ 亚 共 析 钢 ） 使 钢 发 生 完 全 的 重 结 晶 者

6、， 称 为 完 全 退 火， 退 火 温 度 在 Ac1 与 Ac3 之 间 (亚 共 析 钢 )或 Ac1 与 Acm 之 间 （ 过 共 析 钢 ） ,使 钢 发生 部 分 的 重 结 晶 者 ,称 为 不 完 全 退 火 。 前 者 主 要 用 于 亚 共 析 钢 的 铸 件 、 锻 轧 件 、 焊 件， 以 消 除 组 织 缺 陷 （ 如 魏 氏 组 织 、 带 状 组 织 等 ） ， 使 组 织 变 细 和 变 均 匀 ， 以 提 高 钢 件的 塑 性 和 韧 性 。 后 者 主 要 用 于 中 碳 和 高 碳 钢 及 低 合 金 结 构 钢 的 锻 轧 件 。 此 种 锻 、 轧

7、件若 锻 、 轧 后 的 冷 却 速 度 较 大 时 ， 形 成 的 珠 光 体 较 细 、 硬 度 较 高 ； 若 停 锻 、 停 轧 温 度 过低 ， 钢 件 中 还 有 大 的 内 应 力 。 此 时 可 用 不 完 全 退 火 代 替 完 全 退 火 ， 使 珠 光 体 发 生 重结 晶 ,晶 粒 变 细 ， 同 时 也 降 低 硬 度 ， 消 除 内 应 力 ,改 善 被 切 削 性 。 此 外 ,退 火 温 度 在 Ac1与 Acm 之 间 的 过 共 析 钢 球 化 退 火 ,也 是 不 完 全 退 火 。 重 结 晶 退 火 也 用 于 非 铁 合 金 ， 例 如 钛 合 金

8、于 加 热 和 冷 却 时 发 生 同 素 异 构 转 变 ，低 温 为 相 (密 排 六 方 结 构 )， 高 温 为 相 （ 体 心 立 方 结 构 ） ， 其 中 间 是 “ ”两 相区 ， 即 相 变 温 度 区 间 。 为 了 得 到 接 近 平 衡 的 室 温 稳 定 组 织 和 细 化 晶 粒 ， 也 进 行 重 结晶 退 火 ， 即 缓 慢 加 热 到 高 于 相 变 温 度 区 间 不 多 的 温 度 ， 保 温 适 当 时 间 ， 使 合 金 转 变为 相 的 细 小 晶 粒 ； 然 后 缓 慢 冷 却 下 来 ， 使 相 再 转 变 为 相 或 两 相 的 细 小 晶粒

9、。 等 温 退 火 应 用 于 钢 和 某 些 非 铁 合 金 如 钛 合 金 的 一 种 控 制 冷 却 的 退 火 方 法 。 对 钢来 说 ， 是 缓 慢 加 热 到 Ac3（ 亚 共 析 钢 ） 或 Ac1（ 共 析 钢 和 过 共 析 钢 ） 以 上 不 多 的 温度 ， 保 温 一 段 时 间 ,使 钢 奥 氏 体 化 ,然 后 迅 速 移 入 温 度 在 A1 以 下 不 多 的 另 一 炉 内 ， 等温 保 持 直 到 奥 氏 体 全 部 转 变 为 片 层 状 珠 光 体 （ 亚 共 析 钢 还 有 先 共 析 铁 素 体 ； 过 共 析 钢还 有 先 共 析 渗 碳 体 ）

10、 为 止 ， 最 后 以 任 意 速 度 冷 却 下 来 (通 常 是 出 炉 在 空 气 中 冷 却 )。 等温 保 持 的 大 致 温 度 范 围 在 所 处 理 钢 种 的 等 温 转 变 图 上 A1 至 珠 光 体 转 变 鼻 尖 温 度 这 一区 间 之 内 (见 过 冷 奥 氏 体 转 变 图 )； 具 体 温 度 和 时 间 ， 主 要 根 据 退 火 后 所 要 求 的 硬 度 来确 定 （ 图 2） 。 等 温 温 度 不 可 过 低 或 过 高 ， 过 低 则 退 火 后 硬 度 偏 高 ； 过 高 则 等 温 保 持时 间 需 要 延 长 。 钢 的 等 温 退 火 的

11、 目 的 ， 与 重 结 晶 退 火 基 本 相 同 ,但 工 艺 操 作 和 所 需 设备 都 比 较 复 杂 ,所 以 通 常 主 要 是 应 用 于 过 冷 奥 氏 体 在 珠 光 体 型 相 变 温 度 区 间 转 变 相 当缓 慢 的 合 金 钢 。 后 者 若 采 用 重 结 晶 退 火 方 法 ， 往 往 需 要 数 十 小 时 ， 很 不 经 济 ； 采 用 等温 退 火 则 能 大 大 缩 短 生 产 周 期 ， 并 能 使 整 个 工 件 获 得 更 为 均 匀 的 组 织 和 性 能 。 等 温 退火 也 可 在 钢 的 热 加 工 的 不 同 阶 段 来 用 。 例 如

12、 ,若 让 空 冷 淬 硬 性 合 金 钢 由 高 温 空 冷 到 室温 时 ， 当 心 部 转 变 为 马 氏 体 之 时 ， 在 已 发 生 了 马 氏 体 相 变 的 外 层 就 会 出 现 裂 纹 ;若 将该 类 钢 的 热 钢 锭 或 钢 坯 在 冷 却 过 程 中 放 入 700 左 右 的 等 温 炉 内 ， 保 持 等 温 直 到 珠 光体 相 变 完 成 后 ， 再 出 炉 空 冷 ， 则 可 免 生 裂 纹 。 含 相 稳 定 化 元 素 较 高 的 钛 合 金 ， 其 相 相 当 稳 定 ， 容 易 被 过 冷 。 过 冷 的 相， 其 等 温 转 变 动 力 学 曲 线

13、 （ 图 3） 与 钢 的 过 冷 奥 氏 体 等 温 转 变 图 相 似 。 为 了 缩 短 重结 晶 退 火 的 生 产 周 期 并 获 得 更 细 、 更 均 匀 的 组 织 ， 亦 可 采 用 等 温 退 火 。均 匀 化 退 火 亦 称 扩 散 退 火 。 应 用 于 钢 及 非 铁 合 金 （ 如 锡 青 铜 、 硅 青 铜 、 白 铜 、镁 合 金 等 ） 的 铸 锭 或 铸 件 的 一 种 退 火 方 法 。 将 铸 锭 或 铸 件 加 热 到 各 该 合 金 的 固 相 线温 度 以 下 的 某 一 较 高 温 度 ,长 时 间 保 温 ,然 后 缓 慢 冷 却 下 来 。

14、均 匀 化 退 火 是 使 合 金 中 的元 素 发 生 固 态 扩 散 ， 来 减 轻 化 学 成 分 不 均 匀 性 （ 偏 析 ） ， 主 要 是 减 轻 晶 粒 尺 度 内 的化 学 成 分 不 均 匀 性 （ 晶 内 偏 析 或 称 枝 晶 偏 析 ） 。 均 匀 化 退 火 温 度 所 以 如 此 之 高 ， 是为 了 加 快 合 金 元 素 扩 散 ， 尽 可 能 缩 短 保 温 时 间 。 合 金 钢 的 均 匀 化 退 火 温 度 远 高 于 Ac3， 通 常 是 1050 1200 。 非 铁 合 金 锭 进 行 均 匀 化 退 火 的 温 度 一 般 是 “0.95固 相

15、 线温 度 (K)”,均 匀 化 退 火 因 加 热 温 度 高 ， 保 温 时 间 长 ， 所 以 热 能 消 耗 量 大 。 球 化 退 火 只 应 用 于 钢 的 一 种 退 火 方 法 。 将 钢 加 热 到 稍 低 于 或 稍 高 于 Ac1的 温 度或 者 使 温 度 在 A1 上 下 周 期 变 化 ， 然 后 缓 冷 下 来 。 目 的 在 于 使 珠 光 体 内 的 片 状 渗 碳 体以 及 先 共 析 渗 碳 体 都 变 为 球 粒 状 ， 均 匀 分 布 于 铁 素 体 基 体 中 (这 种 组 织 称 为 球 化 珠 光体 )。 具 有 这 种 组 织 的 中 碳 钢

16、和 高 碳 钢 硬 度 低 、 被 切 削 性 好 、 冷 形 变 能 力 大 。 对 工 具钢 来 说 ， 这 种 组 织 是 淬 火 前 最 好 的 原 始 组 织 。 球 化 退 火 的 具 体 工 艺 （ 图 4） 有 ： 普 通 （ 缓 冷 ） 球 化 退 火 （ 图 4a） ， 缓 冷 适用 于 多 数 钢 种 ， 尤 其 是 装 炉 量 大 时 ， 操 作 比 较 方 便 ， 但 生 产 周 期 长 ； 等 温 球 化 退火 （ 图 4b） ， 适 用 于 多 数 钢 种 ， 特 别 是 难 于 球 化 的 钢 以 及 球 化 质 量 要 求 高 的 钢 （ 如滚 动 轴 承 钢

17、 ） ； 其 生 产 周 期 比 普 通 球 化 退 火 短 ， 不 过 需 要 有 能 够 控 制 共 析 转 变 前 冷却 速 率 的 炉 子 ； 周 期 球 化 退 火 （ 图 4c） ， 适 用 于 原 始 组 织 为 片 层 状 珠 光 体 组 织 的钢 ， 其 生 产 周 期 也 比 普 通 球 化 退 火 短 ， 不 过 在 设 备 装 炉 量 大 的 条 件 下 ， 很 难 按 控 制要 求 改 变 温 度 ， 故 在 生 产 中 未 广 泛 采 用 ； 低 温 球 化 退 火 （ 图 4d） ， 适 用 于 经 过 冷形 变 加 工 的 钢 以 及 淬 火 硬 化 过 的 钢

18、 （ 后 者 通 常 称 为 高 温 软 化 回 火 ） ； 形 变 球 化 退火 ， 形 变 加 工 对 球 化 有 加 速 作 用 ,将 形 变 加 工 与 球 化 结 合 起 来 ,可 缩 短 球 化 时 间 。 它 适用 于 冷 、 热 形 变 成 形 的 钢 件 和 钢 材 （ 如 带 材 ） （ 图 4e 是 在 Acm 或 Ac3 与 Ac1 之 间进 行 短 时 间 、 大 形 变 量 的 热 形 变 加 工 者 ； 图 4f 是 在 常 温 先 予 以 形 变 加 工 者 ； 图 4g是 利 用 锻 造 余 热 进 行 球 化 者 ） 。再 结 晶 退 火 应 用 于 经 过

19、 冷 变 形 加 工 的 金 属 及 合 金 的 一 种 退 火 方 法 。 目 的 为 使 金属 内 部 组 织 变 为 细 小 的 等 轴 晶 粒 ， 消 除 形 变 硬 化 ， 恢 复 金 属 或 合 金 的 塑 性 和 形 变 能力 （ 回 复 和 再 结 晶 ） 。 若 欲 保 持 金 属 或 合 金 表 面 光 亮 ， 则 可 在 可 控 气 氛 的 炉 中 或 真空 炉 中 进 行 再 结 晶 退 火 。 去 除 应 力 退 火 铸 、 锻 、 焊 件 在 冷 却 时 由 于 各 部 位 冷 却 速 度 不 同 而 产 生 内 应 力 ，金 属 及 合 金 在 冷 变 形 加 工

20、 中 以 及 工 件 在 切 削 加 工 过 程 中 也 产 生 内 应 力 。 若 内 应 力 较大 而 未 及 时 予 以 去 除 ， 常 导 致 工 件 变 形 甚 至 形 成 裂 纹 。 去 除 应 力 退 火 是 将 工 件 缓 慢加 热 到 较 低 温 度 （ 例 如 ， 灰 口 铸 铁 是 500 550 ， 钢 是 500 650 ） ， 保 温 一 段 时间 ,使 金 属 内 部 发 生 弛 豫 ， 然 后 缓 冷 下 来 。 应 该 指 出 ,去 除 应 力 退 火 并 不 能 将 内 应 力 完全 去 除 ， 而 只 是 部 分 去 除 ， 从 而 消 除 它 的 有 害

21、 作 用 。 还 有 一 些 专 用 退 火 方 法 ， 如 不 锈 耐 酸 钢 稳 定 化 退 火 ； 软 磁 合 金 磁 场 退 火 ； 硅 钢片 氢 气 退 火 ； 可 锻 铸 铁 可 锻 化 退 火 等 。 -退 火 annealing 将 工 件 加 热 到 预 定 温 度 ， 保 温 一 定 的 时 间 后 缓 慢 冷 却 的 金 属 热 处 理 工 艺 。 退 火的 目 的 在 于 ： 改 善 或 消 除 钢 铁 在 铸 造 、 锻 压 、 轧 制 和 焊 接 过 程 中 所 造 成 的 各 种 组织 缺 陷 以 及 残 余 应 力 ， 防 止 工 件 变 形 、 开 裂 。 软

22、 化 工 件 以 便 进 行 切 削 加 工 。 细化 晶 粒 ， 改 善 组 织 以 提 高 工 件 的 机 械 性 能 。 为 最 终 热 处 理 （ 淬 火 、 回 火 ） 作 好 组 织准 备 。 常 用 的 退 火 工 艺 有 ： 完 全 退 火 。 用 以 细 化 中 、 低 碳 钢 经 铸 造 、 锻 压 和 焊 接后 出 现 的 力 学 性 能 不 佳 的 粗 大 过 热 组 织 。 将 工 件 加 热 到 铁 素 体 全 部 转 变 为 奥 氏 体 的温 度 以 上 30 50 ， 保 温 一 段 时 间 ， 然 后 随 炉 缓 慢 冷 却 ， 在 冷 却 过 程 中 奥 氏

23、 体 再 次发 生 转 变 ， 即 可 使 钢 的 组 织 变 细 。 球 化 退 火 。 用 以 降 低 工 具 钢 和 轴 承 钢 锻 压 后 的偏 高 硬 度 。 将 工 件 加 热 到 钢 开 始 形 成 奥 氏 体 的 温 度 以 上 20 40 ， 保 温 后 缓 慢 冷 却， 在 冷 却 过 程 中 珠 光 体 中 的 片 层 状 渗 碳 体 变 为 球 状 ， 从 而 降 低 了 硬 度 。 等 温 退 火。 用 以 降 低 某 些 镍 、 铬 含 量 较 高 的 合 金 结 构 钢 的 高 硬 度 ， 以 进 行 切 削 加 工 。 一 般 先 以较 快 速 度 冷 却 到

24、奥 氏 体 最 不 稳 定 的 温 度 ， 保 温 适 当 时 间 ， 奥 氏 体 转 变 为 托 氏 体 或 索氏 体 ， 硬 度 即 可 降 低 。 再 结 晶 退 火 。 用 以 消 除 金 属 线 材 、 薄 板 在 冷 拔 、 冷 轧 过 程 中的 硬 化 现 象 （ 硬 度 升 高 、 塑 性 下 降 ） 。 加 热 温 度 一 般 为 钢 开 始 形 成 奥 氏 体 的 温 度 以下 50 150 ， 只 有 这 样 才 能 消 除 加 工 硬 化 效 应 使 金 属 软 化 。 石 墨 化 退 火 。 用 以使 含 有 大 量 渗 碳 体 的 铸 铁 变 成 塑 性 良 好 的

25、 可 锻 铸 铁 。 工 艺 操 作 是 将 铸 件 加 热 到 950 左 右 ， 保 温 一 定 时 间 后 适 当 冷 却 ， 使 渗 碳 体 分 解 形 成 团 絮 状 石 墨 。 扩 散 退 火。 用 以 使 合 金 铸 件 化 学 成 分 均 匀 化 ， 提 高 其 使 用 性 能 。 方 法 是 在 不 发 生 熔 化 的 前 提下 ， 将 铸 件 加 热 到 尽 可 能 高 的 温 度 ， 并 长 时 间 保 温 ， 待 合 金 中 各 种 元 素 扩 散 趋 于 均匀 分 布 后 缓 冷 。 去 应 力 退 火 。 用 以 消 除 钢 铁 铸 件 和 焊 接 件 的 内 应

26、力 。 对 于 钢 铁 制品 加 热 后 开 始 形 成 奥 氏 体 的 温 度 以 下 100 200 ， 保 温 后 在 空 气 中 冷 却 ， 即 可 消 除内 应 力 。 退 火为 了 消 除 塑 料 制 品 的 内 应 力 或 控 制 结 晶 过 程 ， 将 制 品 加 热 到 适 当 的 温 度 并 保 持一 定 时 间 ， 而 后 慢 慢 冷 却 的 操 作 。-退 火 annealing 加 热 使 DNA 双 螺 旋 解 开 ， 在 一 定 的 条 件 下 ， 两 条 互 补 的 单 链 依 靠 彼 此 的 碱 基 配对 重 新 形 成 双 链 DNA的 过 程 ， 亦 即

27、复 性 过 程 。 热 变 性 的 DNA 单 链 在 缓 慢 冷 却 过 程中 可 以 达 到 很 好 的 退 火 。 退 火 的 两 条 单 链 可 以 来 自 同 一 个 双 链 的 DNA分 子 ， 也 可 以来 自 不 同 的 DNA 分 子 。 退 火 是 变 性 的 逆 转 过 程 ， 它 受 温 度 、 时 间 、 DNA 浓 度 、 DNA 顺 序 的 复 杂 性 等 因 素 的 影 响 。 如 PCR 反 应 中 引 物 与 模 板 DNA 的 退 火 ， 核 酸 杂 交中 探 针 与 被 检 DNA 的 退 火 。-退 火 annealing 在 半 导 体 技 术 中

28、也 常 常 采 用 退 火 技 术 。 例 如 ：（ 1） 半 导 体 芯 片 在 经 过 离 子 注 入 以 后 就 需 要 退 火 。 因 为 往 半 导 体 中 注 入 杂 质 离子 时 ， 高 能 量 的 入 射 离 子 会 与 半 导 体 晶 格 上 的 原 子 碰 撞 ， 使 一 些 晶 格 原 子 发 生 位 移， 结 果 造 成 大 量 的 空 位 ， 将 使 得 注 入 区 中 的 原 子 排 列 混 乱 或 者 变 成 为 非 晶 区 ， 所 以在 离 子 注 入 以 后 必 须 把 半 导 体 放 在 一 定 的 温 度 下 进 行 退 火 ， 以 恢 复 晶 体 的 结

29、 构 和 消除 缺 陷 。 同 时 ， 退 火 还 有 激 活 施 主 和 受 主 杂 质 的 功 能 ， 即 把 有 些 处 于 间 隙 位 置 的 杂质 原 子 通 过 退 火 而 让 它 们 进 入 替 代 位 置 。 退 火 的 温 度 一 般 为 200800C， 比 热 扩 散 掺杂 的 温 度 要 低 得 多 。（ 2） 蒸 发 电 极 金 属 以 后 需 要 进 行 退 火 ， 使 得 半 导 体 表 面 与 金 属 能 够 形 成 合 金 ，以 接 触 良 好 （ 减 小 接 触 电 阻 ） 。 这 时 的 退 火 温 度 要 选 取 得 稍 高 于 金 属 -半 导 体 的

30、 共 熔点 （ 对 于 Si-Al 合 金 ， 为 570 度 ） 。钢板亿 元 感 应 洁 具steel sheet(s) and plate(s) 钢 板 是 平 板 状 ， 矩 形 的 ， 可 直 接 轧 制 或 由 宽 钢 带 剪 钢 板切 而 成 。钢 板 按 厚 度 分 ， 薄 钢 板 4 毫 米 （ 最 薄 0.2 毫 米 ） ， 厚 钢 板 460 毫 米 ， 特 厚 钢 板60115 毫 米 。1钢 板 按 轧 制 分 ， 分 热 轧 的 和 冷 轧 的 。薄 板 的 宽 度 为 5001500 毫 米 ； 厚 的 宽 度 为 6003000 毫 米 。 薄 板 按 钢 种

31、分 ， 有普 通 钢 、 优 质 钢 、 合 金 钢 、 弹 簧 钢 、 不 锈 钢 、 工 具 钢 、 耐 热 钢 、 轴 承 钢 、 硅 钢 和 工业 纯 铁 薄 板 等 ； 按 专 业 用 途 分 ， 有 油 桶 用 板 、 搪 瓷 用 板 、 防 弹 用 板 等 ； 按 表 面 涂 镀层 分 ， 有 镀 锌 薄 板 、 镀 锡 薄 板 、 镀 铅 薄 板 、 塑 料 复 合 钢 板 等 。厚 钢 板 的 钢 种 大 体 上 和 薄 钢 板 相 同 。 在 品 各 方 面 ， 除 了 桥 梁 钢 板 、 锅 炉 钢 板 、汽 车 制 造 钢 板 、 压 力 容 器 钢 板 和 多 层 高

32、 压 容 器 钢 板 等 品 种 纯 属 厚 板 外 ， 有 些 品 种 的钢 板 如 汽 车 大 梁 钢 板 （ 厚 2.510 毫 米 ） 、 花 纹 钢 板 （ 厚 2.58 毫 米 ） 、 不 锈 钢 板 、耐 热 钢 板 等 品 种 是 同 薄 板 交 叉 的 。 另 ， 钢 板 还 有 材 质 一 说 ， 并 不 是 所 有 的 钢 板 都 是 一 样 的 ， 材 质 不 一 样 ， 其 钢 板所 用 到 的 地 方 ， 也 不 一 样 。合 金 钢 （ 一 ）概 述随 着 科 学 技 术 和 工 业 的 发 展 ， 对 材 料 提 出 了 更 高 的 要 求 ， 如 更 高 的

33、强 度 ， 抗 高温 、 高 压 、 低 温 ， 耐 腐 蚀 、 磨 损 以 及 其 它 特 殊 物 理 、 化 学 性 能 的 要 求 ， 碳 钢 已 不 能完 全 满 足 要 求 。 碳 钢 的 在 性 能 上 主 要 有 以 下 几 方 面 的 不 足 ：(1) 淬 透 性 低 一 般 情 况 下 ， 碳 钢 水 淬 的 最 大 淬 透 直 径 只 有 10mm-20mm。(2) 强 度 和 屈 强 比 较 低 如 普 通 碳 钢 Q235 钢 的 s 为 235MPa， 而 低 合 金 结 构 钢16Mn 的 s 则 为 360MPa 以 上 。 40 钢 的 s /b 仅 为 0.4

34、3, 远 低 于 合 金 钢 。(3) 回 火 稳 定 性 差 由 于 回 火 稳 定 性 差 ， 碳 钢 在 进 行 调 质 处 理 时 ， 为 了 保 证 较 高的 强 度 需 采 用 较 低 的 回 火 温 度 ， 这 样 钢 的 韧 性 就 偏 低 ； 为 了 保 证 较 好 的 韧 性 ， 采 用 高的 回 火 温 度 时 强 度 又 偏 低 ， 所 以 碳 钢 的 综 合 机 械 性 能 水 平 不 高 。(4) 不 能 满 足 特 殊 性 能 的 要 求 碳 钢 在 抗 氧 化 、 耐 蚀 、 耐 热 、 耐 低 温 、 耐 磨 损 以 及特 殊 电 磁 性 等 方 面 往 往

35、较 差 ， 不 能 满 足 特 殊 使 用 性 能 的 需 求 。 一 . 合 金 钢 的 分 类按 合 金 元 素 含 量 多 少 ， 分 为 低 合 金 钢 （ 合 金 元 素 总 量 低 于 5%） 、 中 合 金 钢 （ 合 金 元 素 总 量 为 5%-10%） 高 合 金 钢 （ 合 金 元 素 总 量 高 于 10%） 。 按 所 含 的 主 要 合 金 元 素 ， 分 为 铬 钢 （ Cr-Fe-C) 铬 镍 钢 （ Cr-Ni-Fe-C) 锰 钢 （ Mn-Fe-C) 硅 锰 钢 （ Si-Mn-Fe-C) 按 小 试 样 正 火 或 铸 态 组 织 ， 分 为 珠 光 体

36、钢 马 氏 体 钢 铁 素 体 钢 奥 氏 体 钢 莱 氏 体 钢按 用 途 分 类 合 金 结 构 钢 合 金 工 具 钢 特 殊 性 能 钢 二 . 合 金 钢 的 编 号 牌 号 首 部 用 数 字 标 明 碳 含 量 。 规 定 结 构 钢 以 万 分 之 一 为 单 位 的 数 字 （ 两 位 数 ） 、工 具 钢 和 特 殊 性 能 钢 以 千 分 之 一 为 单 位 的 数 字 （ 一 位 数 ） 来 表 示 碳 含 量 ， 而 工 具 钢 的碳 含 量 超 过 1%时 ， 碳 含 量 不 标 出 。 在 表 明 碳 含 量 数 字 之 后 ， 用 元 素 的 化 学 符 号 表

37、 明 钢 中 主 要 合 金 元 素 ， 含 量 由 其 后面 的 数 字 标 明 ， 平 均 含 量 少 于 1.5%时 不 标 数 , 平 均 含 量 为 1.5% 2.49%、 2.5% 3.49%时 ,相 应 地 标 以 2、 3。 合 金 结 构 钢 40Cr， 平 均 碳 含 量 为 0.40%， 主 要 合 金 元 素 Cr 的 含 量 在 1.5%以 下。 合 金 工 具 钢 5CrMnMo, 平 均 碳 含 量 为 0.5%, 主 要 合 金 元 素 Cr、 Mn、 Mo 的 含 量均 在 1.5%以 下 。专 用 钢 用 其 用 途 的 汉 语 拼 音 字 首 来 标 明

38、。 如 :滚 珠 轴 承 钢 ,在 钢 号 前 标 以 “G”。 GCr15表 示 含 碳 量 约 1.0%、 铬 含 量 约 1.5%(这 是 一 个 特 例 , 铬 含 量 以 千 分 之 一 为 单 位 的 数 字 表 示 )的 滚 珠 轴 承 钢 。 Y40Mn,表 示 碳 含 量 为 0.4%、 锰 含 量 少 于 1.5%的 易 切 削 钢 等 等 。 对 于 高 级 优 质 钢 ， 则 在 钢 的 末 尾 加 “A”字 表 明 ， 例 如 20Cr2Ni4 7-1 钢 的 合 金 化 在 钢 中 加 入 合 金 元 素 后 ， 钢 的 基 本 组 元 铁 和 碳 与 加 入 的

39、合 金 元 素 会 发 生 交 互 作用 。 钢 的 合 金 化 目 的 是 希 望 利 用 合 金 元 素 与 铁 、 碳 的 相 互 作 用 和 对 铁 碳 相 图 及 对 钢的 热 处 理 的 影 响 来 改 善 钢 的 组 织 和 性 能 。 一 、 合 金 元 素 与 铁 、 碳 的 相 互 作 用合 金 元 素 加 入 钢 中 后 ， 主 要 以 三 种 形 式 存 在 钢 中 。 即 ： 与 铁 形 成 固 溶 体 ； 与 碳 形成 碳 化 物 ； 在 高 合 金 钢 中 还 可 能 形 成 金 属 间 化 合 物 。1. 溶 于 铁 中几 乎 所 有 的 合 金 元 素 （ 除

40、 Pb 外 ） 都 可 溶 入 铁 中 , 形 成 合 金 铁 素 体 或 合 金 奥 氏 体 , 按 其 对 -Fe 或 -Fe 的 作 用 , 可 将 合 金 元 素 分 为 扩 大 奥 氏 体 相 区 和 缩 小 奥 氏 体 相 区两 大 类 。扩 大 相 区 的 元 素 亦 称 奥 氏 体 稳 定 化 元 素 , 主 要 是 Mn、 Ni、 Co、 C、 N、 Cu等 , 它 们 使 A3点 (-Fe -Fe 的 转 变 点 )下 降 , A4 点 ( -Fe 的 转 变 点 )上 升 , 从 而 扩 大-相 的 存 在 范 围 。 其 中 Ni、 Mn 等 加 入 到 一 定 量 后

41、 , 可 使 相 区 扩 大 到 室 温 以 下 , 使 相 区 消 失 , 称 为 完 全 扩 大 相 区 元 素 。 另 外 一 些 元 素 (如 C、 N、 Cu 等 ), 虽 然 扩 大相 区 , 但 不 能 扩 大 到 室 温 , 故 称 之 为 部 分 扩 大 相 区 的 元 素 。 缩 小 相 区 元 素 亦 称 铁 素 体 稳 定 化 元 素 , 主 要 有 Cr、 Mo、 W、 V、 Ti、 Al、 Si、 B、 Nb、 Zr 等 。 它 们 使 A3点 上 升 , A4 点 下 降 (铬 除 外 , 铬 含 量 小 于 7%时 , A3点 下 降 ; 大 于 7%后 ,A3

42、 点 迅 速 上 升 ), 从 而 缩 小 相 区 存 在 的 范 围 , 使 铁 素 体 稳 定 区域 扩 大 。 按 其 作 用 不 同 可 分 为 完 全 封 闭 相 区 的 元 素 (如 Cr、 Mo、 W、 V、 Ti、 Al、Si 等 )和 部 分 缩 小 相 区 的 元 素 (如 B、 Nb、 Zr 等 )。 2. 形 成 碳 化 物合 金 元 素 按 其 与 钢 中 碳 的 亲 和 力 的 大 小 , 可 分 为 碳 化 物 形 成 元 素 和 非 碳 化 物 形 成元 素 两 大 类 。 常 见 非 碳 化 物 形 成 元 素 有 ： Ni、 Co、 Cu、 Si、 Al、

43、N、 B 等 。 它 们 基 本 上 都 溶 于铁 素 体 和 奥 氏 体 中 。 常 见 碳 化 物 形 成 元 素 有 ： Mn、 Cr、 W、 V、 Nb、 Zr、 Ti 等 (按 形成 的 碳 化 物 的 稳 定 性 程 度 由 弱 到 强 的 次 序 排 列 )， 它 们 在 钢 中 一 部 分 固 溶 于 基 体 相 中， 一 部 分 形 成 合 金 渗 碳 体 , 含 量 高 时 可 形 成 新 的 合 金 碳 化 合 物 。 二 、 合 金 元 素 对 Fe-Fe3C 相 图 的 影 响1. 对 奥 氏 体 和 铁 素 体 存 在 范 围 的 影 响 扩 大 或 缩 小 相 区

44、 的 元 素 均 同 样 扩 大 或 缩 小 Fe-Fe3C 相 图 中 的 相 区 , 且 同 样Ni或 Mn 的 含 量 较 多 时 , 可 使 钢 在 室 温 下 得 到 单 相 奥 氏 体 组 织 (如 1Cr18Ni9 奥 氏 体不 锈 钢 和 ZGMn13 高 锰 钢 等 )， 而 Cr、 Ti、 Si 等 超 过 一 定 含 量 时 , 可 使 钢 在 室 温 获得 单 相 铁 素 体 组 织 (如 1Cr17Ti 高 铬 铁 素 体 不 锈 钢 等 )。2. 对 Fe-Fe3C 相 图 临 界 点 (S 和 E 点 )的 影 响 扩 大 相 区 的 元 素 使 Fe-Fe3C

45、相 图 中 的 共 析 转 变 温 度 下 降 , 缩 小 相 区 的 元 素则 使 其 上 升 , 并 都 使 共 析 反 应 在 一 个 温 度 范 围 内 进 行 。 几 乎 所 有 的 合 金 元 素 都 使 共 析点 (S)和 共 晶 点 (E)的 碳 含 量 降 低 ， 即 S 点 和 E点 左 移 , 强 碳 化 物 形 成 元 素 的 作 用 尤 为强 烈 。三 、 合 金 元 素 对 钢 热 处 理 的 影 响合 金 元 素 的 加 入 会 影 响 钢 在 热 处 理 过 程 中 的 组 织 转 变 。1. 合 金 元 素 对 加 热 时 相 转 变 的 影 响 合 金 元

46、素 影 响 加 热 时 奥 氏 体 形 成 的 速 度 和 奥 氏 体 晶 粒 的 大 小 。(1)对 奥 氏 体 形 成 速 度 的 影 响 ： Cr、 Mo、 W、 V 等 强 碳 化 物 形 成 元 素 与 碳 的 亲合 力 大 , 形 成 难 溶 于 奥 氏 体 的 合 金 碳 化 物 , 显 著 减 慢 奥 氏 体 形 成 速 度 ； Co、 Ni 等 部分 非 碳 化 物 形 成 元 素 , 因 增 大 碳 的 扩 散 速 度 , 使 奥 氏 体 的 形 成 速 度 加 快 ； Al、 Si、 Mn 等 合 金 元 素 对 奥 氏 体 形 成 速 度 影 响 不 大 。(2)对 奥

47、 氏 体 晶 粒 大 小 的 影 响 ： 大 多 数 合 金 元 素 都 有 阻 止 奥 氏 体 晶 粒 长 大 的 作 用 , 但 影 响 程 度 不 同 。 强 烈 阻 碍 晶 粒 长 大 的 元 素 有 ： V、 Ti、 Nb、 Zr 等 ； 中 等 阻 碍 晶 粒长 大 的 元 素 有 ： W、 Mn、 Cr 等 ； 对 晶 粒 长 大 影 响 不 大 的 元 素 有 ： Si、 Ni、 Cu 等 ；促 进 晶 粒 长 大 的 元 素 ： Mn、 P 等 。2. 合 金 元 素 对 过 冷 奥 氏 体 分 解 转 变 的 影 响除 Co 外 , 几 乎 所 有 合 金 元 素 都 增

48、大 过 冷 奥 氏 体 的 稳 定 性 , 推 迟 珠 光 体 类 型 组 织的 转 变 , 使 C 曲 线 右 移 , 即 提 高 钢 的 淬 透 性 。 常 用 提 高 淬 透 性 的 元 素 有 ： Mo、 Mn、Cr、 Ni、 Si、 B 等 。 必 须 指 出 , 加 入 的 合 金 元 素 , 只 有 完 全 溶 于 奥 氏 体 时 , 才 能 提 高淬 透 性 。 如 果 未 完 全 溶 解 , 则 碳 化 物 会 成 为 珠 光 体 的 核 心 , 反 而 降 低 钢 的 淬 透 性 。 另外 , 两 种 或 多 种 合 金 元 素 的 同 时 加 入 (如 , 铬 锰 钢 、 铬 镍 钢 等 ), 比 单 个 元 素 对 淬 透 性的 影 响 要 强 得 多 。 除 Co、 Al 外 , 多 数 合 金 元 素 都 使 Ms和 Mf 点 下 降 。 其 作 用 大 小 的 次 序 是 ： Mn、 Cr、 Ni、 Mo、 W、 Si。 其 中 Mn 的 作 用 最 强 , Si 实 际 上 无 影 响 。 Ms 和 Mf点 的 下降 , 使 淬 火 后 钢 中 残 余 奥 氏 体 量 增 多 。 残 余 奥 氏 体 量 过 多 时