1、第二篇 工業用鋼12金屬強化理論：形變強化 位錯增殖，并糾纏晶界強化 晶粒細化-晶界面積增大固溶強化 固溶相引起晶格畸變彌散強化 析出高強度相，增加相界相變強化：使新相為高強相或新相對位錯運動產生阻礙的強化手段。34鋼材生產流程：煉鐵煉鋼鑄錠壓力加工5第一節 冶金質量對鋼性能的影響鋼的冶金質量：鋼在冶煉、澆注及壓力加工后的質量。主要包括:雜質元素；非金屬夾雜物；鋼錠的宏觀組織及壓力加工后的組織缺陷。6鋼中常存雜質：Mn，Si，S，P，O，H，N等。Mn和Si：(1)煉鋼脫氧劑；(2)溶于鐵，有固溶強化作用；(3)Mn可減輕S的有害作用。屬有益雜質7S：(1)不溶于Fe，而與鐵形成化合物FeS；

2、(2)FeS與Fe形成低熔點共晶物，且分布于晶界，熱加工時，鋼材表現出熱脆性。(3)Mn和S的親和性更大，可消除熱脆性，同時增加鋼材的切削性能。屬有害雜質8P：(1)-Fe中最大溶解度為1.2%；(2)易偏析形成Fe3P，可使鋼的強度提高，但增加脆性；(3) Fe3P使脆性轉折溫度急劇升高，引起鋼的冷脆性。(4)增加P含量可增加切削性；(5)與Cu同時存在時可提高耐蝕性。屬有害雜質9O、N和H：(1)O和N溶入固體降低鋼的沖擊韌性并急劇提高脆性轉折溫度；(2)微量的H引起氫脆；存在形式：游離氣態、固溶體或化合物。屬有害雜質鋼中白點10非金屬夾雜物的來源：(1)冶煉、澆注過程中的物理化學反應生成

3、物；(2)澆注過程中因浸蝕剝落形成的爐渣及耐火材料。非金屬夾雜物的主要類型：氧化物和硫化物。對鋼材性能的影響：與基體彈塑性變形不協調而引起應力集中，脆性夾雜物邊緣出現疲勞裂紋，從而降低鋼強度。11鎮靜鋼：Mn、Al、Si脫氧的鋼；包括表面細晶區、柱狀晶區和內部等軸晶區；晶粒下沉形成下部錐體；存在縮孔、疏松和氣泡。根據脫氧程度分為：鎮靜鋼、半鎮靜鋼和沸騰鋼。12縮孔：鋼液后凝固部分的體積收縮得不到補充形成的。縮孔不完全切除，會破壞鋼錠的連續性。疏松：被固相包圍的液體收縮時，得不到母液的補充而形成微小分散的縮孔。動畫動畫13偏析:各部分化學成分的不均勻性。造成鋼材機械性能的不均勻性，如碳含量高的區

4、域，塑性韌性下降；合金元素的偏析還影響熱處理后鋼材的性能。14機械性能要求高時，用鎮靜鋼；要求塑性好時，可用沸騰鋼，如冷沖壓汽車殼體、油箱等。15按照化學成分：碳鋼與合金鋼碳鋼：低碳鋼 Cwt.%0.25%;中碳鋼 0.30%Cwt.%0.6%。合金鋼：低合金鋼 合金元素含量小于5wt.%;中合金鋼 合金元素含量為5-10wt.%;高合金鋼 合金元素含量大于10wt.%;16按用途分結構鋼：構件及機器零件用鋼；工具鋼：刃具鋼、模具鋼和量具鋼；特殊用途鋼：不銹鋼、耐磨鋼、耐熱鋼等。按冶煉方法分：沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼。按質量等級分(根據S和P含量)普通鋼：P為0.045-0.085%；S為0.

5、055-0.065%；優質鋼：P為0.035-0.04%；S為0.03-0.04%；高級優質鋼：P為0.03-0.035%；S為0.02-0.03%。17鋼的熱處理：將鋼在固態下以一定的方式進行加熱、保溫，然后采取合適的方式冷卻，讓其獲得所需要的組織結構和性能的工藝。 通常用溫度-時間坐標繪出熱處理工藝曲線。 18根據熱處理原理制定的溫度、時間、介質等參數稱熱處理工藝。預備熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線時間溫度/19在機床制造中約60-70%的零件要經過熱處理。在汽車、拖拉機制造業中需熱處理的零件達70-80%。模具、滾動軸承100%需經過熱處理。重要零件都需適當熱處理后才能使

6、用。 20熱處理特點: 區別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等，只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。 鑄造軋制熱處理適用范圍:只適用于固態下發生相變的材料，不發生固態相變的材料不能用熱處理強化。 21鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用A1、A3、Acm表示；冷卻時的實際轉變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。加熱時的實際轉變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示；22其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火感應加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學熱處理滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等根據加熱、冷卻方式不同，將熱處理工

7、藝分類如下：23退火：將工件加熱到高于AC3或AC1溫度以上，保溫一定時間，隨后以足夠緩慢的速度冷卻，使鋼得到接近平衡組織的熱處理工藝。 退火目的：調整硬度，便于切削加工。消除內應力，防止加工中變形。細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。 真空退火爐24根據加熱溫度不同退火分為完全退火和不完全退火。完全退火：加熱到AC3以上，得到均一奧氏體組織后再緩冷轉變為珠光體組織的過程。不完全退火：加熱到AC1以上，得到奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再緩冷進行組織轉變的過程。25正火：將鋼加熱到AC3或Accm以上，保溫一定時間，在靜止的空氣中冷卻，得到細珠光體類型組織的熱處理工藝。正火溫度26要改善切削性能，

8、低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球化退火。熱處理與硬度關系合適切削加工硬度調整硬度利于切削加工、 消除內應力、細化晶粒。 27球狀珠光體B. 對于過共析鋼，用于消除網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體，用P球表示。28淬火：將鋼加熱到AC3或Ac1以上，保溫一定時間，以一定的速度冷卻，得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。淬火目的：獲得馬氏體或下貝氏體組織，提高鋼的性能。根據加熱溫度不同淬火分為完全淬火和不完全淬火:完全淬火：加熱到AC3以上，進行淬火的過程。不完全淬火：加熱到AC1以上，得到奧氏體加未溶碳化物或鐵素

9、體，再淬火的過程。29回火是指將淬火鋼重新加熱到相變點以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。回火的目的：(1)減少或消除淬火內應力, 防止變形或開裂。(2)獲得所需要的力學性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調整硬度、韌性。30表面淬火：將鋼件表面層加熱到臨界點以上溫度并急速冷卻。表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限； 心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉、摩擦和沖擊的零件。31化學熱處理：將鋼件置于一定介質中加熱、保溫，使介質中活性原子滲入工作表層，以改變表層的化學成分組織，具有某些特殊的機械和物化性能。與表面淬火相比，化學熱處

10、理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。化學熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。3233Fe3CAAc10.02%C體心立方6.69%C復雜斜方0.8%C面心立方A的形成包括：滲碳體的溶解、鐵素體點陣重構和碳在奧氏體中擴散的轉變。加熱到Ac1以上的過程是珠光體向奧氏體轉變的過程，屬擴散型轉變。34第一步 奧氏體晶核形成及長大：首先在與Fe3C相界形核，A晶核通過碳原子的擴散向 和Fe3C方向長大。奧氏體的形成也是形核和長大的過程，分為三步。35第二步 殘余Fe3C溶解: 鐵素體的成分、結構更接近于奧氏體，因而先消失。殘

11、余的Fe3C隨保溫時間延長繼續溶解直至消失。36第三步 奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。37奧氏體1、起始晶粒度：在奧氏體形成剛結束時，即晶粒邊界剛剛相互接觸時的晶粒大小；2、實際晶粒度：鋼在加熱時所獲得的實際奧氏體晶粒大小；3、本質晶粒度：鋼在一定條件下奧氏體晶粒的長大傾向性。奧氏體晶粒大小對熱處理后零件性能影響較大，一般希望得到細小的奧氏體晶粒。384567本質細晶粒鋼：在加熱到臨界點Ac1以上直到930oC，晶粒未顯著長大。本質粗晶粒鋼：在加熱到臨界點Ac1后，晶粒開始不斷長大。結構鋼奧氏體晶粒評定標準1-8級，1級最粗。39

12、奧氏體化剛結束時的晶粒細小均勻。隨加熱溫度升高或保溫時間延長，奧氏體晶粒將進一步長大，這也是一個自發的過程。奧氏體晶粒的長大加熱溫度過高導致奧氏體長大的現象為過熱。奧氏體晶粒越大，由其轉變成的組織越粗大。40影響奧氏體晶粒長大的因素加熱溫度和保溫時間: 加熱溫度高、保溫時間長， 晶粒粗大；加熱速度: 加熱速度越快，過熱度越大， 形核率越高，晶粒越細；合金元素：阻礙奧氏體晶粒長大的元素Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素；原始組織: 平衡狀態的組織有利于獲得細晶粒。41熱處理冷卻時的組織轉變是指過冷奧氏體的轉變。處于臨界點以下的奧氏體稱過冷奧氏體。42A1珠光

13、體索氏體屈氏體貝氏體馬氏體隨過冷度不同，過冷奧氏體將轉變為不同形態的組織。43珠光體索氏體屈氏體它是鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合物，根據片層厚薄不同,又細分為珠光體、索氏體和屈氏體。44光鏡下形貌電鏡下形貌45形成溫度為650-600,片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號S表示。電鏡形貌光鏡形貌46電鏡形貌光鏡形貌47層間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。粒狀珠光體組織硬度強度比片狀的略低，但塑性和韌性較好。珠光體類組織的性能：48上貝氏體下貝氏體49光鏡下電鏡下50光鏡下電鏡下在電鏡下為細片狀碳化物分布于竹葉狀鐵素體針內，并與鐵素體針長軸方向呈5560角。51馬

14、氏體轉變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中，轉變過程為無擴散型轉變。馬氏體組織C. 馬氏體轉變當奧氏體快速冷卻到MS以下，將轉變為馬氏體組織。馬氏體是碳在-Fe中的過飽和間隙固溶體，用M表示。52馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）軸比c/a稱馬氏體的正方度。C% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴重。當0.2%C時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格.53鐵和碳原子都不擴散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。僅發生晶格改變，因而馬氏體轉變速度極快。54馬氏體轉變切變示意圖馬氏體轉變產生的表面浮凸55馬氏體轉變開始的溫度稱上馬氏體點，用Ms 表示. 馬氏體轉變終了溫度稱下馬氏體點，用Mf 表

15、示。在Ms以下，隨溫度下降，轉變量增加，冷卻中斷,轉變停止。10080604020020fMsMfA%A%56含碳量對馬氏體轉變溫度的影響含碳量對殘余奧氏體量的影響Ms、Mf與冷速無關，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。馬氏體轉變后，A量隨含碳量的增加而增加，當含碳量達0.5%后，A量才顯著。5758光鏡下馬氏體的形態馬氏體的形態分板條和片狀兩類。 板條馬氏體立體形態為細長的扁棒狀，在光鏡下板條馬氏體為一束束的細條組織。每束內條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列。一個奧氏體晶粒內可形成幾個取向不同的馬氏體束。59在電鏡下，板條內的亞結構主要是高密度的位錯，=1012/cm2，又稱位

16、錯馬氏體。60電鏡下電鏡下光鏡下61馬氏體形態與含碳量的關系0.45%C0.2%C1.2%C馬氏體的形態主要取決于其含碳量C%小于0.3%時，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%時幾乎全部是片狀馬氏體.C%在0.31.0%之間為板條與片狀的混合組織。62馬氏體硬度、韌性與含碳量的關系當含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，馬氏體轉變產生的組織細化也有強化作用。63淬火后馬氏體組織所能達到的最高硬度值為淬硬性。淬硬性取決于馬氏體含碳量；淬火鋼的硬度與馬氏體的硬度是有差異的。淬火鋼包括馬氏體和殘余奧氏體；淬火鋼的硬度與馬氏體的硬度和殘余奧氏

17、體的數量都有關。1加熱溫度超過Ac3；2加熱溫度在Ac1和Ac3之間；3馬氏體的硬度64轉變類型轉變產物形成溫度 轉變機制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1650擴散型粗片狀，F、Fe3C相間分布5-20退火S650600細片狀，F、Fe3C相間分布20-30正火T600550極細片狀，F、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550350半擴散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-50等溫處理B下350MS竹葉狀，細片狀Fe3C分布于過飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MSMf無擴散型針狀60-65淬火M*板條MSMf板條狀50淬火65兩種冷卻方式示意圖1等溫冷卻2

18、連續冷卻過冷奧氏體的轉變方式有等溫冷卻轉變和連續冷卻轉變。66(Time-Temperature-Transformation diagram)過冷奧氏體的等溫轉變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點以下在各不同溫度下的保溫過程中轉變量與轉變時間的關系曲線，又稱C曲線。67時間溫度A1MSMfA過冷PBMAMABAP轉變開始線轉變終了線奧氏體A1-Ms間及轉變開始線以左的區域為過冷奧氏體區。轉變終了線以右及Mf以下為轉變產物區。兩線之間及Ms與Mf之間為轉變區。68過冷奧氏體等溫轉變圖的意義 轉變開始線與縱坐標之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩定性越小。孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。共析

19、鋼鼻尖處的溫度為550。69“鼻尖”以上，隨過冷度增加，孕育期變短；“鼻尖”以下，隨過冷度增加，孕育期變長。在鼻尖以上, 溫度較高，相變驅動力小；在鼻尖以下，溫度較低，擴散困難。從而使奧氏體穩定性增加。 70C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉變產物PSTB上B下M+A71影響C曲線的因素使過冷奧氏體穩定性增加的因素使C曲線右移；相反則左移。含碳量的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩定，C曲線最靠右。72Cr對C曲線的影響大多數雜質元素增加奧氏體的穩定性。奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩定性，使C曲線右移。73過冷奧氏體等溫轉

20、變曲線的應用確定只發生馬氏體轉變的最小冷卻速度，即臨界冷卻速度或淬火臨界冷卻速度；確定退火、正火及其他熱處理工藝的冷卻速度。74M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(50%M + 50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力。75淬火臨界直徑(Dk) ：圓柱鋼棒在規定的淬火介質中能全部淬透的最大直徑。淬透性高的鋼，Dk越大。淬火介質的冷卻能力愈強，鋼的臨界直徑越大。76鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vc，Vc越小，淬透性越高。Vc取決于C曲線的位置，C 曲線越靠右，Vc越小。凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的

21、因素:共析鋼的C曲線靠右，其臨界速度最小；多數合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。77高強螺栓柴油機連桿齒輪利用淬透性可控制淬硬層深度：對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類、齒輪等。78亞穩狀態室溫下，馬氏體和殘余奧氏體處于亞穩態，力圖分解為鐵素體及碳化物的穩定狀態；組織應力奧氏體與其產物比容不同，零件各部分之間產生組織應力；熱應力淬火中，各處冷卻速度不一致，導致零件存在殘余內應力，會導致零件變形開裂；脆性固溶強化帶來高強度和硬度，同時導致高脆性。淬火鋼

22、均需回火79回火的目的減少或消除淬火內應力，防止變形或開裂；獲得所需要的力學性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調整硬度、韌性。穩定組織和零件尺寸。80淬火鋼回火時的組織轉變主要發生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發生四個階段變化。第一階段（80-200oC）：馬氏體分解；第二階段（200-300oC）：殘余奧氏體的轉變；第三階段（300-400oC）：碳化物的轉變；第四階段（400oC）：相狀態的變化和碳化物的聚集長大。81析出的碳化物以細片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表示。Fe2C為六方點陣，與母相有共格關系。82淬火高碳鋼回火時析出碳化物；低碳鋼（400）

23、內應力消除；鐵素體回復和再結晶，由針片狀變為多邊形；Fe3C聚集長大，由片狀向顆粒狀轉變。85回火小結：I碳從過飽和固溶體中析出；II殘余奧氏體的分解；III內應力的消除；IV碳化物顆粒聚集長大。86回火階段組織變化內應力回火后組織（一）200馬氏體分解 MC過飽和 + M回（二）200300馬氏體分解殘余奧氏體分解 M回（三）300400馬氏體分解碳化物完全轉變為滲碳體 顯著F+顆粒狀Fe3C T回（四）400相（F）的回復和再結晶，碳化物聚集長大等軸 F+顆粒狀Fe3C S回c/a 1c/a 1c/a1c/a1Fe3CA B下碳化物轉變為滲碳體878840鋼力學性能與回火溫度的關系8920

24、0以下，除亞共析鋼外，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降，高碳鋼硬度甚至略有提高。200-300，由于高碳鋼中A轉變為M回, 硬度再次略有升高。大于300,由于Fe3C粗化，馬氏體轉變為鐵素體，硬度直線下降。90淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內回火時，會出現沖擊韌性下降的現象，稱回火脆性。91 淬火加高溫回火的熱處理稱作調質處理，簡稱調質。廣泛用于各種結構件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預備熱處理。 適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。 應用獲得良好的綜合力學性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。 提高e及s，同時使工件具有

25、一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內應力。 回火目的S回 T回 M回 回火組織550-650350-550150-250 回火溫度 高溫回火 中溫回火 低溫回火 適用于彈簧熱處理92在碳鋼中加入一定量的合金元素進行合金化，可進一步改善鋼的組織和性能。合金元素：為改變鋼的組織和性能而加入的元素。常用合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Co、Al、Cu、B和稀土元素等。93根據合金元素在鋼中與Fe和C的作用可分為兩類：第一類：非碳化物形成元素，如Si、Ni、Cu、Al、Co等。這些元素主要固溶于鐵素體中；第二類：碳化物形成元素，如Ti、Nb、Zr、V、Cr、

26、Mn等。這些元素部分固溶于鐵素體中，部分與C形成碳化物。94第一類是擴大區的元素，擴大奧氏體存在的溫度范圍。如Mn、Ni、Co、C、N、Cu等。A4點升高，A3點下降。95第二類是縮小區的元素，縮小奧氏體存在的溫度范圍。如Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、P、B等。A4點下降，A3點升高。96Si和Mn對鐵素體產生明顯的固溶強化效果；其他元素不同程度的提高固溶體的強度和硬度，降低沖擊韌性。Ni可減少鋼的冷脆傾向。97根據結合強弱：Ti、Zr、V稱為強碳化物形成元素，為不同于滲碳體的特殊碳化物。W、Mo、Cr、Mn、Fe稱為弱碳化物形成元素。可溶于滲碳體，并取代部分鐵原子，形成合金滲碳

27、體，如(Fe,Mn)3C，但在碳化物中的濃度較高。98按碳化物的晶體結構特點：一類是晶體結構比較簡單的，如TiC、ZrC、VC等；碳原子和過渡族元素原子半徑之比rC/rM小于0.59；這類碳化物熔點和硬度高，屬強化相。第二類是晶體結構比較復雜的，如Fe3C、Fe2C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C等；rC/rM大于0.59；這類碳化物硬度較高，也屬強化相，但熔點和硬度比前一類低。99錳對奧氏體相區的影響(1) Ni、Mn、Cu、N等是擴大奧氏體相區的元素，使A3點下降，A4點上升。S、E點向左下方移動。當Mn13%或Ni9%時，S點降到0以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。100

28、鉻對奧氏體相區的影響(2) Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體相區的元素，使A3點上升，A4點下降。S、E點向左上移動。室溫下單相鐵素體區擴大，稱鐵素體鋼。101所有合金元素均使E點和S點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。102擴大區的元素Ni、Mn、Cu、N等使1溫度下降；縮小區的元素使1溫度上升。臨界點發生變化，熱處理工藝也相應發生變化。1031、對奧氏體轉變的影響對奧氏體形成速度的影響非碳化物形成元素Ni、Co等，加速奧氏體化過程。原因：改變碳的擴散激活能，改變碳的擴散速度。穩定性高的碳化物形成元素完全

29、分解及溶解更難，需提高加熱溫度及時間，減慢奧氏體化過程。原因：與碳容易結合，增加C的擴散激活能，使其擴散變慢。合金鋼奧氏體化的均勻化過程不但包括碳元素，還有合金元素，均勻化比碳鋼更難。1042、對奧氏體晶粒度的影響未溶碳化物可阻礙奧氏體長大，結合力強的碳化物阻礙效果最明顯。注：Mn和P促進奧氏體長大。1051、對珠光體和貝氏體轉變速度的影響2、對馬氏體轉變溫度的影響合金元素擴散慢，因此除Co外，大多數合金元素延緩珠光體和貝氏體的轉變。除Co和Al外，大多數合金元素降低馬氏體轉變溫度，增加殘余奧氏體量。106除Co、Al外，多數元素增加奧氏體穩定性，使C曲線右移。碳化物形成元素Cr、Mo、V等還

30、使C曲線分成上下兩個，上部代表珠光體轉變，下部代表貝氏體轉變動畫107除Co、Al外，多數合金元素使C曲線右移，臨界冷卻速度降低，鋼的淬透性提高。常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、B。合金元素對鋼淬透性的影響注：Ti、Zr、V等較多時，會形成強碳化物難溶解，會形成相變核心，加速奧氏體分解，因此增加臨界冷卻速度，降低淬透性。108150oC以下，碳原子短程擴散，沒有影響； 150oC以上，強碳化物阻礙碳原子長程擴散，提高馬氏體的分解溫度。增加殘余奧氏體穩定性，提高殘余奧氏體轉變溫度。高合金鋼中殘余奧氏體十分穩定，回火冷卻后，轉變為馬氏體，使鋼的硬度反而增加，此現象為二次淬火。109含

31、高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時，合金元素不但阻礙碳擴散，且組織析出細小彌散的特殊碳化物,使硬度不僅不下降，反而升高的現象稱二次硬化。推遲相的回復和再結晶以及碳化物的聚集。合金元素抑制馬氏體分解，阻礙碳化物的聚集和長大，使鋼在很高的回火溫度下保持高硬度和高強度的性質，稱抗回火性，或回火穩定性。1105.在含有Cr、Ni、Mn等元素的鋼中，在550-650oC回火后，又出現了沖擊值的降低，稱高溫回火脆性或第二類回火脆性。與P在奧氏體晶界處的偏聚有關。111合金元素對淬火+回火狀態的鋼的機械性能有直接或間接的影響。直接的影響是指合金元素加入后可以直接賦予鋼一定的性能。淬火+低溫回火 M回淬火+中

32、溫回火 T回淬火+高溫回火 S回加入Ni能顯著改善淬火+低溫回火鋼的韌性。112合金元素的間接作用在于賦予鋼以一定的熱處理工藝性能，又通過此性能的作用而影響鋼的機械性能。通過提高淬透性的方式可提高鋼的機械性能。可推遲或延遲鋼的回火過程，提高鋼的穩定性，保證較寬的回火溫度，有利于消除殘余應力、提高鋼的強度和塑性。減小奧氏體過熱敏感性，細化奧氏體晶粒。113114杭州跨海大橋壓力罐中哈石油管線構件用鋼是指用于制作各種大型金屬結構所用的鋼，又稱工程用鋼。115116構件工作條件的特點：不做相對運動，長期承受靜載荷作用，在一定溫度和介質中工作。銅陵長江公路大橋117使用性能：長期靜載荷作用下結構穩定：

33、不產生彈性變形，更不許產生塑性變形與破斷。足夠大的彈性模量保證剛度；足夠的抗塑變能力即s、k、k較高；缺口敏感性及冷脆性傾向較小。在大氣或海水中能長期穩定工作：具有一定的耐大氣或海水腐蝕性。118(一)冷變形性能(1)變形抗力決定鋼材在制備成必要形狀的部件時的難易程度；(2)在承受一定量的塑性變量時有產生開裂或其他缺陷的可能性；(3)冷變形后的性能變化。工藝性能：焊接及冷變形能力，尤其是焊接的工藝性能。119鋼中C%高，珠光體增多，塑變抗力增高，塑性降低，增加變形開裂傾向性；鋼中S%高，變形開裂傾向性增大，使鋼板縱橫向塑性不同；鋼中P%高，帶狀組織明顯，性能呈現各向異性。120(二)焊接性能構

34、件的焊接性能主要指焊接接頭性能及焊接時形成裂縫的傾向性。焊接裂縫包括熱裂紋和冷裂紋。碳能擴大液相線與固相線間隔，促進熱裂紋形成；碳能增加馬氏體轉變的體積效應，促進冷裂紋形成。121根據構件用鋼工藝性能要求，C%介于0.20-0.25%。構件用鋼主要是低碳鋼和低碳合金鋼。熱軋或正火狀態下使用，有時也在調質狀態下使用(尤其針對低溫工作的構件)。構件用鋼常溫狀態下的組織：鐵素體+珠光體122屈服特點：(1)在拉伸曲線上出現平臺；(2)在屈服過程中，試樣的塑性變形分布是宏觀不均勻。問題：屈服會影響構件的表面質量。解決辦法：少量預變形！123構件用鋼隨試驗溫度的不斷降低，其屈服點顯著升高，并導致斷裂性質

35、變化，即由宏觀塑性破斷過渡到宏觀脆性斷裂，這種現象稱為“冷脆”。評價冷脆傾向大小的指標為冷脆轉變溫度。冷脆轉變溫度為組織敏感性指標，且受加載速度和缺口條件影響。124低碳構件用鋼加熱到Ac1以下進行快冷(也稱淬火)或塑性變形后，在放置過程中通常使強度和硬度增高，而塑性和韌性降低，這種現象稱為時效。塑性變形后的時效稱為應變時效；淬火后的時效稱為淬火時效；在自然條件下的時效稱為自然時效；在一定溫度下進行的時效稱人工時效。125問題：對于構件用鋼應變時效是不利現象(斷裂抗力變低)。原因：與鐵素體中C、N原子有關。解決辦法：加少量強烈的氮化物形成元素！126原因：固溶體中過飽和的C和N析出，并形成彌散

36、的共格碳化物和氮化物，使鋼材塑變抗力提高，斷裂抗力降低。問題：焊接熱影響區的淬火時效可能引起開裂。127低碳鋼在300-400oC的溫度范圍內反常的出現b增高，而、降低的現象，稱為藍脆。藍脆為不利現象。溫度128名稱符號位置名稱符號位置碳素結構鋼Q頭橋梁用鋼q尾碳素工具鋼T頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾(滾珠)軸承鋼G頭車輛車軸用鋼LZ頭焊接用鋼H頭機車車軸用鋼JZ頭鉚螺鋼ML頭沸騰鋼F尾半鎮靜鋼b尾船用鋼國際符號鎮靜鋼Z尾汽車大梁用鋼L尾特殊鎮靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質量等級A.B.C.D.E尾常用鋼產品的名稱和工藝方法表示符號（GB/T 2212000）129脫氧方法符號: 沸騰鋼F；鎮靜鋼Z；半鎮靜鋼b；特殊鎮靜鋼TZ。如：碳素結構鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。（一）普通碳素鋼牌號表示方法：Q+屈服強度值+質量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強度”，其單位是MPa；質量等級符號為A、B、