鐵碳合金是碳素鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱(chēng)，是工業(yè)中應(yīng)用最廣的合金，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。不同成分的碳素鋼和鑄鐵，組織和性能也不相同。鐵碳相圖是碳素鋼與鑄鐵及其加工處理的主要理論基礎(chǔ)，它反映了平衡條件下鐵碳合金在各種溫度時(shí)成分與組織的關(guān)系，并且顯示了某些性能變化的規(guī)律性。在研究和使用鋼鐵材料、制定其熱加工和熱處理工藝以及分析工藝廢品的原因時(shí)，都需要應(yīng)用鐵碳相圖。    鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳素鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是制定熱加工、熱

所謂回火，就是將淬火鋼加熱到低于臨界點(diǎn)A1的某一溫度，保溫以后以適當(dāng)方式冷卻到室溫的一種熱處理工藝。淬火鋼的組織主要是馬氏體或馬氏體加殘留奧氏體，而且有較大的淬火應(yīng)力。馬氏體和殘留奧氏體在室溫下都處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，馬氏體處于含碳過(guò)飽和狀態(tài)，殘留奧氏體處于過(guò)冷狀態(tài)，它們都趨于向鐵素體加滲碳體（碳化物）的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化。但在室溫下，原子擴(kuò)散能力很低，這種轉(zhuǎn)化很難進(jìn)行，回火則促進(jìn)這種組織轉(zhuǎn)化。因此淬火鋼件必須立即回火，以消除或減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開(kāi)裂，并獲得穩(wěn)定的組織和需要的性能。為了保證淬火鋼回火獲得需要的組織和性能，必

共析鋼過(guò)冷奧氏體在等溫轉(zhuǎn)變圖鼻溫至A1線之間較高溫度范圍內(nèi)等溫停留時(shí)，將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，形成含碳量和晶體結(jié)構(gòu)相差懸殊并和母相奧氏體截然不同的兩個(gè)固態(tài)新相：鐵索體和滲碳體。因此，奧氏體到珠光體的轉(zhuǎn)變必然發(fā)生碳的重新分布和鐵晶格的改組。由于相變?cè)谳^高溫度下發(fā)生，鐵、碳原子都能進(jìn)行擴(kuò)散，所以珠光體轉(zhuǎn)變是典型的擴(kuò)散型相變，又稱(chēng)高溫轉(zhuǎn)變。根據(jù)奧氏體化溫度和奧氏體化程度不同，過(guò)冷奧氏體可以形成片狀珠光體和粒狀珠光體兩種組織形態(tài)。前者滲碳體呈片狀，后者呈粒狀。1)片狀珠光體的形成、組織和性能。由Fe-Fe3C相圖可知，wc=0.

鐵碳相圖在客觀上反映了鋼鐵材料的組織隨成分和溫度變化的規(guī)律，它在工程上為選材、用材及鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工工藝提供了重要的理論依據(jù)，因此在生產(chǎn)中具有重大的實(shí)際意義，主要應(yīng)用在以下方面。1．在鋼鐵材料選用方面的應(yīng)用由鐵碳相圖可知，鐵碳合金中隨著含碳量的不同，它的平衡組織也各不相同，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能不同。因此，可以根據(jù)零件的不同性能要求來(lái)合理地選擇材料。例如，建筑結(jié)構(gòu)和各種型鋼需用塑性、韌性好的材料，可選用含碳量較低的鋼材；機(jī)械零件需要強(qiáng)度、塑性及韌性都較好的材料，應(yīng)選用碳含量適中的中碳鋼；各種工具要用硬度高和耐

1．多晶體的變形特點(diǎn)除了少數(shù)場(chǎng)合，實(shí)際上使用的金屬材料大多是多晶體。多晶體的塑性變形也是以滑移和孿生為其基本方式，但是多晶體是由許多形狀、大小、取向各不相同的單晶體晶粒所組成的，這就使多晶體的變形過(guò)程更加復(fù)雜。首先，多晶體的塑性變形受到晶界的阻礙和位向不同的晶粒的影響；其次，任何一個(gè)晶粒的塑性變形都不是處于獨(dú)立的自由變形狀態(tài)，需要其周?chē)木ЯＭ瑫r(shí)發(fā)生相應(yīng)的變形來(lái)配合，以保持晶粒之間的結(jié)合和整個(gè)晶體的連續(xù)性。因此，多晶體的塑性變形表現(xiàn)出如下變形特點(diǎn)：①晶粒變形的不同時(shí)性，各晶粒的變形有先有后。②各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性

鋼的加熱轉(zhuǎn)變是為了獲得均勻、細(xì)小的奧氏體晶粒，然而得到奧氏體組織不是最終目的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)零件、構(gòu)件都在室溫下工作，所以高溫奧氏體狀態(tài)最終總是要冷卻下來(lái)。鋼從奧氏體狀態(tài)的冷卻過(guò)程是熱處理的關(guān)鍵工序。因?yàn)殇摰男阅茏罱K取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變后的組織。因此，研究不同冷卻條件下鋼中奧氏體組織的轉(zhuǎn)變規(guī)律，對(duì)于正確制定鋼的熱處理冷卻工藝，獲得預(yù)期的性能具有重要的實(shí)際意義。鋼在鑄造、軋制、鍛造、焊接以后，也要經(jīng)歷由高溫到室溫的冷卻過(guò)程。這雖然不作為一個(gè)熱處理工序，但實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)程，正確控制這些過(guò)程，有利于減小或防止熱加工

在熱塑性加工間斷期間，或者熱塑性加工完成以后，如果金屬仍處于較高的溫度，此時(shí)金屬將會(huì)發(fā)生以下三種軟化過(guò)程：靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。(1)靜態(tài)回復(fù)  金屬經(jīng)熱塑性加工以后，形成位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)，使內(nèi)能增高，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)。在變形停止以后，若變形量不超過(guò)臨界變形量，將會(huì)發(fā)生靜態(tài)回復(fù)。影響熱塑性加工后靜態(tài)回復(fù)的因素有以下幾點(diǎn)。1)變形溫度升高，驅(qū)動(dòng)回復(fù)的儲(chǔ)存能減少，回復(fù)速度減慢。2)變形量增大，儲(chǔ)存能增加，回復(fù)速度加快。3)變形速度加快，儲(chǔ)存能增加，回復(fù)速度加快。4)隨著熱塑性加工后停留

鋼經(jīng)熱處理后性能之所以發(fā)生重大的變化，是由于經(jīng)過(guò)不同的加熱和冷卻過(guò)程，鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。因此，要制定正確的熱處理工藝規(guī)范，保證熱處理質(zhì)量，必須了解鋼在不同加熱和冷卻條件下的組織變化規(guī)律，這就是熱處理的原理。鋼為什么可以進(jìn)行熱處理？是不是所有的金屬材料都能進(jìn)行熱處理呢？這個(gè)問(wèn)題與合金相圖有關(guān)。原則上只有在加熱或冷卻時(shí)發(fā)生固溶度顯著變化或者發(fā)生類(lèi)似純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即有固態(tài)相變發(fā)生的合金才能進(jìn)行熱處理。純金屬、某些單相合金等不能用熱處理強(qiáng)化，只能采用加工硬化的方法。因?yàn)殇摼哂泄参鲛D(zhuǎn)變這一重要特性，像純鐵具有同素

淬火鋼回火時(shí)的沖擊韌度并不總是隨回火溫度的升高單調(diào)地增大，有些鋼在一定的溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌度會(huì)顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性。鋼在250~400℃溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫做第一類(lèi)回火脆性，在450~650℃溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫做第二類(lèi)回火脆性。(1)第一類(lèi)回火脆性  第一類(lèi)回火脆性幾乎在所有的工業(yè)用鋼中都會(huì)出現(xiàn)。鋼中含有的合金元素一般不能抑制第一類(lèi)回火脆性，但Si、Cr、Mn等元素可將脆化溫度推向更高的溫度。到目前為止，還沒(méi)有一種有效地消除第一類(lèi)回火脆性的熱處理或合金化方

完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上，保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，使組織完全奧氏體化后進(jìn)行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼（wc=0.3%~0.6%），其目的是細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善鋼的可加工性。低碳鋼和過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過(guò)共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時(shí)，有網(wǎng)狀二次滲碳體析出，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度顯著降低。在中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄件、鍛（軋）件中，常見(jiàn)的缺陷組織有魏氏組織、晶粒粗大和帶狀組織等。在焊接工件焊縫處的組

完全退火需要的時(shí)間很長(zhǎng)，尤其是過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼更是如此。如果將奧氏體化后的鋼以較快的冷速冷卻至稍低于Ar1的溫度等溫，使奧氏體變?yōu)橹楣怏w，再空冷至室溫，則可大大縮短退火時(shí)間，這種退火方法叫做等溫退火。等溫退火適用于高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼，它不但可以達(dá)到和完全退火相同的目的，而且有利于鋼件獲得均勻的組織和性能。但是對(duì)于大截面鋼件和大批量爐料，卻難以保證工件達(dá)到等溫溫度，故不宜采用等溫退火。青島豐東熱處理有限公司是豐東股份在山東的控股子公司，是從事熱處理加工，熱處理裝備研發(fā)與制造的專(zhuān)業(yè)公司。為客戶(hù)提供化

在冷態(tài)下成形的沖壓零件用鋼稱(chēng)沖壓用鋼（沖壓鋼）。這類(lèi)鋼既要求具有較高的塑性、成形性好，又要求沖壓出來(lái)的零件具有平滑光潔的表面。1)化學(xué)成分。沖壓鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc<0.2%。對(duì)沖壓變形量大、輪廓形狀復(fù)雜的零件，則多采用wc<0.05%的鋼。2)常用的沖壓用鋼。沖壓用薄鋼板通常在熱處理后經(jīng)精壓后供貨，鋼板材料是低碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，用量最大的是08F和08 A1薄板。對(duì)形狀簡(jiǎn)單、外觀要求不高的沖壓件，可選用價(jià)廉的08F鋼；而沖壓性能要求高，外觀要求嚴(yán)的零件宜選用08 A1；變形不大的一般沖壓件，可用10鋼

合金刃具鋼主要是指用來(lái)制造車(chē)刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等切削刃具的鋼。刃具在工作時(shí)受到零件的壓力，刃部與切屑之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，使刀刃磨損并發(fā)熱，切削速度越大，刃部溫度越高，結(jié)果導(dǎo)致刃部硬度降低，甚至喪失切削功能，此外刃具還承受一定的沖擊和振動(dòng)，因此，要求刃具具有以下性能。1)高的硬度和耐磨性。一般刃具的硬度應(yīng)高于60HRC，切削某些高硬度材料時(shí)，刃具的硬度還要更高些。通常硬度越高，耐磨性越好。耐磨性直接影響刃具壽命，耐磨性不僅決定于硬度，而且與鋼中碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布狀況有關(guān)。2)高的熱硬性。熱硬性是指鋼

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素(合金元素總量WMe<3%)而得到的鋼。這類(lèi)鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度要高10%～30%，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法是由代表屈服強(qiáng)度的漢語(yǔ)拼音字母(Q)、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D、E)三個(gè)部分按順序排列組成的。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)反映了低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中有害元素（磷、硫）含量的多少，從A級(jí)到E級(jí)，鋼中磷、硫含量依次減少。如Q390A，代表屈服強(qiáng)度為390MPa、質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。合金元素在低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中起的作用有：固溶

鋁合金在剛淬火后，強(qiáng)度和硬度并不高，塑性很好；但放置幾天后，強(qiáng)度和硬度會(huì)顯著提高，而塑性則明顯下降。鋁合金的這種淬火后力學(xué)性能隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象，稱(chēng)為時(shí)效硬化現(xiàn)象，這一過(guò)程稱(chēng)為時(shí)效。鋁沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在近鋁端處亦沒(méi)有共析轉(zhuǎn)變，只有固態(tài)溶解度隨溫度變化的曲線。將鋁合金固溶處理時(shí)，高溫下的過(guò)飽和α固溶體被原封不動(dòng)地保留到室溫。但是這種過(guò)飽和固溶體在室溫下處于不平衡狀態(tài)，有脫溶分解和析出強(qiáng)化相而趨于穩(wěn)定的傾向。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)化相逐漸脫溶而使合金強(qiáng)度硬度提高，即所謂時(shí)效硬化。時(shí)效有自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種方式。

不完全退火是將鋼加熱至Ac1~Ac3（亞共析鋼）或Ac1~Accm（過(guò)共析鋼）之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得相近于平衡組織的熱處理工藝。由于加熱至兩相區(qū)溫度，因此基本上不改變先共析鐵素體或滲碳體的形態(tài)及分布。如果亞共析鋼原始組織中的鐵素體已均勻細(xì)小，只是珠光體片間距小，硬度偏高，內(nèi)應(yīng)力較大，那么只要進(jìn)行不完全退火即可達(dá)到降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力的目的。由于不完全退火的加熱溫度低、時(shí)間短，因此對(duì)于亞共析鋼鍛件來(lái)說(shuō)，若其鍛造工藝正常，鋼的原始組織分布合適，則可采用不完全退火代替完全退火。

許多機(jī)械零件如汽車(chē)、拖拉機(jī)齒輪，內(nèi)燃機(jī)凸輪，活塞銷(xiāo)等工作條件比較復(fù)雜，一方面零件表面承受強(qiáng)烈的摩擦和交變應(yīng)力的作用，另一方面又經(jīng)常承受較強(qiáng)烈的沖擊載荷作用，這類(lèi)零件要求鋼表面具有高硬度，心部要有較高的韌性和足夠的強(qiáng)度。為了滿(mǎn)足這樣的工作條件，常選用合金滲碳鋼。對(duì)合金滲碳鋼的基本性能要求是經(jīng)滲碳、、淬火和低溫回火后，表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般合金滲碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc=0.10%~0.25%（也可適當(dāng)提高至wc=0.3%），以保證滲碳零件心部有較高的塑性和韌性。合金滲碳鋼中，主加元素為鉻

不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱(chēng)。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱(chēng)為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)（如酸類(lèi)）中能抵抗腐蝕的鋼稱(chēng)為耐酸鋼。一般不銹鋼不一定耐酸，而耐酸鋼則一般都具有良好的耐蝕性。金屬的腐蝕是指金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起其表層變質(zhì)、損耗甚至破壞的現(xiàn)象。根據(jù)腐蝕過(guò)程進(jìn)行的機(jī)理不同，可以將腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。電化學(xué)腐蝕是由金屬與周?chē)橘|(zhì)之間作用而引起的。電化學(xué)腐蝕的基本特點(diǎn)是：在金屬不斷受到破壞的同時(shí)還有電流產(chǎn)生。大部分金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。當(dāng)兩種電極電位不同的金屬互相接觸，而且有電解質(zhì)溶液存在時(shí)

可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)熱處理得到的一種高強(qiáng)度鑄鐵，其石墨呈團(tuán)絮狀，削弱了石墨對(duì)基體的割裂作用和應(yīng)力集中效應(yīng)，因此可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度，而且具有一定的塑性和韌性。由于塑性比灰鑄鐵好，又叫做展性鑄鐵或韌性鑄鐵，可鍛鑄鐵特別適宜于大量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁小件，甚至可以鑄造質(zhì)量為數(shù)十克和壁厚在2mm以下的鑄件?？慑戣T鐵可部分地代替鑄鋼、合金鋼和非鐵金屬材料，廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)部門(mén)?？慑戣T鐵化學(xué)成分的一般范圍見(jiàn)表1。從表中可見(jiàn)，其碳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，碳和硅在促進(jìn)石墨化和改善鑄造性能方面的作用基本相似，都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素

淬火碳鋼回火時(shí)，隨著回火溫度的升高和回火時(shí)間的延長(zhǎng)，相應(yīng)地要發(fā)生如下幾種轉(zhuǎn)變。(1)馬氏體中碳的偏聚  在80℃以下很低的溫度回火時(shí)，鐵原子和合金元素難以進(jìn)行擴(kuò)散遷移，碳原子也只能作短距離的遷移。板條馬氏體內(nèi)存在大量的位錯(cuò)，碳原子傾向于偏聚在位錯(cuò)線附近的間隙位置，降低馬氏體的彈性畸變能。片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，除少量碳原子向位錯(cuò)線偏聚外，大量碳原子將向垂直于馬氏體c軸的(100)面富集，形成小片富碳區(qū)。碳原子的偏聚現(xiàn)象不能用金相方法直接觀察到，但可用電阻法或內(nèi)耗法間接證實(shí)，因?yàn)樘荚隈R氏體一