工程材料及其成型性課件

工程材料及其成型性第一章鋼的熱處理原理及工藝第1章鋼的熱處理原理及工藝1.1概述1.1.1熱處理的目的及應(yīng)用鋼熱處理的目的：改變鋼工藝性能和使用性能。鋼的熱處理工藝分為如下幾類：（1）普通熱處理；（2）化學(xué)熱處理；（3）表面熱處理；（4）其它熱處理。1.1.2鋼的臨界溫度

臨界點(diǎn)在Fe－C合金狀態(tài)圖上的位置見(jiàn)圖1-l。Ac1—珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度，Ar1—奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度；Ac3—鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度，Ar1—奧氏體開(kāi)始析出鐵素體的溫度；Accm—二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度，Arcm—奧氏體開(kāi)始析出二次滲碳體的溫度。圖1-1Fe－C合金狀態(tài)圖上臨界點(diǎn)的位置1.2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變1.2.1共析鋼的奧氏體化過(guò)程1.奧氏體的形核與長(zhǎng)大2.殘余滲碳體的溶解3.奧氏體成分的均勻化鐵素鐵與滲碳體的相界面上形成奧氏體晶核，見(jiàn)圖1-2。奧氏體形核之后，向鐵素體和滲碳體兩個(gè)方向長(zhǎng)大，如圖1-3所示。

（a）（b）（c）（d）圖1-2共析成分碳鋼奧氏體形成過(guò)程示意圖圖1-3共析鋼加熱時(shí)奧氏體中碳濃度的分布

1.2.2影響奧氏體化的因素1.加熱溫度及加熱速度的影響2.碳及合金元素的影響3.原始組織的影響圖1-4是珠光體向奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線。在連續(xù)升溫加熱時(shí)，加熱速度對(duì)于奧氏體化過(guò)程有重要影響，圖1-5是共析碳鋼的連續(xù)加熱奧氏體化曲線。圖1-4共析碳鋼的等溫奧氏體化曲線圖1-5共析碳鋼連續(xù)加熱奧氏體化曲線1.2.3非共析鋼的奧氏體化過(guò)程

亞共析鋼和過(guò)共析鋼必須加熱到上臨界點(diǎn)以上，才能全部完成奧氏體化，得到單相奧氏體組織，這種加熱稱為“完全奧氏體化”。如果是在上、下臨界點(diǎn)之間加熱，便會(huì)得到兩相組織，除了奧氏體之外，還有一部分尚未轉(zhuǎn)變的先共析相，這種加熱稱為“部分奧氏體化”。1.2.4奧氏體晶粒度1.晶粒大小的表示方法

晶粒的大小通常采用晶粒度等級(jí)來(lái)表示。2.與晶粒度有關(guān)的概念起始晶粒度、本質(zhì)晶粒度、本質(zhì)粗晶粒鋼、本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。見(jiàn)圖1-6。3.奧氏體晶粒大小對(duì)鋼力學(xué)性能的影響圖1-6鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖1.3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變

連續(xù)冷卻和等溫冷卻如圖1-7所示。圖1-7冷卻方式示意圖（Ⅰ連續(xù)冷卻；Ⅱ等溫冷卻）1.3.1過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變1.共析碳鋼C曲線的建立2.對(duì)C曲線的分析在A1溫度以下，共析成分奧氏體會(huì)發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變，三種轉(zhuǎn)變發(fā)生在三個(gè)不同的溫度區(qū)域。在C曲線的“鼻子”以上部分，即A1～550℃之間，過(guò)冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體，這一溫度區(qū)稱為珠光體區(qū)。在C曲線的“鼻子”以下部分，大約550℃～MS點(diǎn)之間，過(guò)冷奧氏體發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，這一溫度區(qū)稱為貝氏體區(qū)。在MS線以下，過(guò)冷奧民體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體，這一溫度區(qū)稱為馬氏體區(qū)。1.3.2過(guò)冷奧氏體在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變

圖1-9是共析碳鋼的連續(xù)冷卻C曲線。共析碳鋼的連續(xù)冷卻C曲線最簡(jiǎn)單，只出現(xiàn)珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，而沒(méi)有出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。圖1-10是過(guò)共析鋼和亞共析鋼的連續(xù)冷卻C曲線。由圖可見(jiàn)，過(guò)共析碳鋼的連續(xù)冷卻C曲線與共析鋼的極為相似，所不同的是有二次滲碳體的析出線。圖1-9共析碳鋼連續(xù)冷卻C曲線（a）（b）圖1-10連續(xù)冷卻C曲線（a.過(guò)亞共析鋼；b.亞共析鋼；A.T.奧氏體化溫度）1.3.3珠光體轉(zhuǎn)變

見(jiàn)圖1-11，珠光體轉(zhuǎn)變發(fā)生在C曲線“鼻端”以上，即A1～550℃溫度范圍內(nèi)。珠光體轉(zhuǎn)變是由一個(gè)單相固溶體分解為成分相差懸殊、晶格截然不同的兩相混合組織。因此，轉(zhuǎn)變時(shí)必須進(jìn)行碳的重新分布和鐵的晶格重構(gòu)。這兩個(gè)過(guò)程是依靠碳原子和鐵原子的擴(kuò)散來(lái)完成的，所以，珠光體轉(zhuǎn)變是典型的擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變。圖1-11連續(xù)冷卻C曲線與等溫冷卻C曲線的關(guān)系1.片狀珠光體的形成如圖1-12所示。圖1-12片狀珠光體形成過(guò)程示意圖

在過(guò)冷度很小的情況下，得到層片較厚的珠光體，如圖1-13所示。過(guò)冷度稍大的情況下，得到層片較薄的細(xì)珠光體，如圖1-14所示，這種組織又稱”索氏體”。當(dāng)過(guò)冷度再增大，得到層片極細(xì)的“極細(xì)珠光體”，如圖1-15所示，這種組織又稱“屈氏體”。

圖1-13片狀珠光體×500圖1-14片狀索氏體×5000圖1-15片狀屈氏體×15000

2.粒狀珠光體滲碳體呈粒狀形態(tài)分布于鐵素體基體中，這種組織稱為粒狀珠光體，其金相組織如圖1-16所示。圖1-16粒狀珠氏體×5501.3.4馬氏體轉(zhuǎn)變1.馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)2.馬氏體的組織形態(tài)

（1）片狀馬氏體：在光學(xué)顯微鏡下，片狀馬氏體呈針片狀或竹葉狀，各針片之間呈一定角度，見(jiàn)圖1-17。（2）條狀馬氏體：條狀馬氏體是由平行的一束束的長(zhǎng)條狀晶體組成，在一個(gè)奧氏體晶粒中可形成幾束不同位向的條狀馬氏體，如圖1-18所示。

圖1-17片狀馬氏體×500圖1-18條狀馬氏體×500

3.馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)

（1）馬氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)奧氏體剛一過(guò)冷到MS點(diǎn)，瞬間便形成一批馬氏體，而不存在孕育期。隨著溫度降低，瞬間又出現(xiàn)一批馬氏體，而先形成的馬氏體片不再長(zhǎng)大。繼續(xù)降低溫度，馬氏體就這樣一批又一批地瞬間出現(xiàn)，而并不再大。片狀馬氏體的形成過(guò)程見(jiàn)圖1-19。隨著溫度降低，馬氏體量越來(lái)越多，如圖1-20所示。圖1-19片狀馬氏體的形成過(guò)程圖1-20馬氏體轉(zhuǎn)變數(shù)量與溫度的關(guān)系（2）馬氏體轉(zhuǎn)變的切變特點(diǎn)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的兩次切變機(jī)理如圖1-21所示。一旦共格破壞，均勻切變就不能繼續(xù)進(jìn)行，馬氏體便停止長(zhǎng)大，如圖1-22所示。圖1-21兩次切變機(jī)理示意圖

（a）原始狀態(tài)（b）均勻切變（c）不均勻切變（d）不均勻切變（滑移）（孿生）圖1-22共格長(zhǎng)大示意圖（a）～（c）保持共格,（d）共格破壞

（a）（b）（c）（d）

第一次均勻切變不僅使晶格重構(gòu)，還使轉(zhuǎn)變部分發(fā)生形狀和體積變化，引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的試樣表面上出現(xiàn)“浮凸”，如圖1-23所示。圖1-23表面浮凸示意圖

（3）馬氏體轉(zhuǎn)變的比容變化單位質(zhì)量物體所占的體積稱為比容。在鋼中，奧氏體的比容最小，馬氏體的比容最大。（4）奧氏體的穩(wěn)定化在淬火冷卻過(guò)程中。由于種種原因會(huì)引起奧氏體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)或者化學(xué)成分發(fā)生變化，使奧氏體的穩(wěn)定性增高，這種效應(yīng)稱為奧氏體的穩(wěn)定化。奧氏體的穩(wěn)定化可以分為熱穩(wěn)定化、機(jī)械穩(wěn)定化和化學(xué)穩(wěn)定化三種，簡(jiǎn)單介紹如下。4.馬氏體的力學(xué)性能馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的碳濃度，如圖1-24所示。圖1-24馬氏體的硬度與其碳濃度的關(guān)系造成馬氏體強(qiáng)化的原因主要有以下幾方面：（1）碳對(duì)馬氏體的固溶強(qiáng)化作用。（2）馬氏體亞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化硬化作用。（3）碳及合金元素在位錯(cuò)和其他晶體缺陷處偏聚或析出，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)，造成時(shí)效硬化。（4）馬氏體條或馬氏體片的尺寸越小，則馬氏體的強(qiáng)度越高。1.3.5貝氏體轉(zhuǎn)變1.貝氏體的組織形態(tài)

（1）上貝氏體；（2）下貝氏體；（3）粒狀貝氏體。2.貝氏體的力學(xué)性能下貝氏體的性能最好，它具有高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。

（a）上貝氏體（b）下貝氏體（c）粒狀貝氏體

圖1-27貝氏體組織特征示意圖1.3.6魏氏組織

在含碳量小于0.6%的亞共析鋼和含碳量大于1.2%的過(guò)共析鋼中，由高溫較快冷卻時(shí)，先共析的鐵素體或者滲碳體便沿著奧氏體的一定晶面呈針片狀析出，由晶界插入晶粒內(nèi)部，如圖1-29所示，這種組織稱為魏氏組織。魏氏組織是一種過(guò)熱缺陷，奧氏體化溫度高、晶粒粗大時(shí)容易出現(xiàn)。鋼中出現(xiàn)魏氏組織，一般可通過(guò)退火或正火消除。

（a）鐵素體魏氏組織×150（b）滲碳體魏氏組織×300圖1-29鋼中的魏氏組織

1.4鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變1.4.1淬火狀態(tài)鋼的不穩(wěn)定性（1）淬火馬氏體處于含碳過(guò)飽和狀態(tài)，要分解。（2）殘余奧氏體處于過(guò)冷狀態(tài)，要轉(zhuǎn)變。（3）淬火組織中存在大量晶體缺陷，如位錯(cuò)、空位、相界面等，都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，要減少。（4）淬火鋼中存在著淬火應(yīng)力，不穩(wěn)定，要松弛。1.4.2淬火狀態(tài)鋼在回火過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變1.馬氏體中過(guò)飽和碳原子的偏聚；2.馬氏體的分解；3.碳化物的變化；4.殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；5.相的回復(fù)再結(jié)晶與碳化物的聚集長(zhǎng)大

通常按淬火鋼回火后的組織特征，將回火產(chǎn)物分為：（1）回火馬氏體；（2）回火屈氏體，圖1-34是回火屈氏體的顯微照片；（3）回火索氏體；圖1-35是回火索氏體的顯微照片；（4）回火珠光體，圖1-36是回火珠光體的顯微照片。

圖1-34回火屈氏體×500圖1-35回火索氏體×500圖1-36回火珠光體×5001.4.3淬火鋼回火過(guò)程中力學(xué)性能的變化

圖1-37是不同含碳量鋼的硬度隨回火溫度的變化關(guān)系。圖1-37鋼的硬度隨回火溫度的變化

圖1-3840鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系

1.4.4回火脆性

在回火過(guò)程中，隨著回火溫度的升高，鋼的韌性并不是簡(jiǎn)單地隨之提高，而是在某些溫度區(qū)間回火后，韌性反而大大降低，這種現(xiàn)象稱為回火脆性。常見(jiàn)的回火脆性有兩種：一種是低溫回火脆性，發(fā)主在250—400℃回火以后；另一種是高溫回火脆性，發(fā)生在450—575℃回火后緩慢冷卻時(shí)，若是很快冷卻則不出現(xiàn)。1.5鋼的退火與正火1.5.1鋼的退火退火的目的主要是：（1）降低硬度;（2）消除組織缺陷；（3）通過(guò)擴(kuò)散退火，能消除枝晶偏析，均勻化學(xué)成分；（4）消除內(nèi)應(yīng)力。1.完全退火完全退火又稱重結(jié)晶退火，主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼，其目的在于消除過(guò)熱組織，降低硬度，提高塑性，便于切削加工。2.等溫退火

等溫退火使奧氏體在等溫情況下轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，就可以大大縮短整個(gè)退火周期，獲得的組織和硬度也比較均勻。等溫退火主要用于要求比較高的合金鋼工件，圖1-39是35CrMo鋼普通退火與等溫退火的工藝比較?？梢?jiàn)采用等溫退火，使退火時(shí)間明顯縮短。圖1-3935CrMo鋼普通退火與等溫退火的比較3.球化退火球化退火主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼，目的是降低硬度，改善切削加工性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。球化退火得到的組織是粒狀珠光體。下面介紹的普通球化退火及等溫球化退火工藝。碳素工具鋼的普通球化退火工藝和等溫球化退火工藝如圖1-40所示。圖1-40T7～T12工具鋼的球化退火工藝曲線4.擴(kuò)散退火金屬在凝固過(guò)程中，往往形成較嚴(yán)重的枝晶偏析。擴(kuò)散退火的目的是消除枝晶偏析，均勻化學(xué)成分，改善性能。為達(dá)到這一目的，擴(kuò)散退火應(yīng)加熱到較高溫度，保溫較長(zhǎng)的時(shí)間，以利于合金元素的擴(kuò)散。5.去應(yīng)力退火為了消除鋼鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機(jī)加工件中的殘余內(nèi)應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性，防止淬火變形開(kāi)裂，應(yīng)在精加工之前，或者淬火之前進(jìn)行一次去應(yīng)力退火。6.正火正火的目的在于：（1）細(xì)化組織;（2）增加珠光體的彌散度，使硬度提高，便于切削加工;（3）代替調(diào)質(zhì)處理，為高頻淬火作組織準(zhǔn)備;（4）消除網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火;（5）用于大件熱處理，代替淬火;（6）用于淬火返修品，可消除過(guò)熱影響，以便重新淬火;（7）不太重要的工件，在正火狀態(tài)使用，性能有所提高。1.6鋼的淬火與回火1.6.1鋼的淬火1.淬火的目的

（1）提高硬度和耐磨性；（2）提高彈性；（3）提高強(qiáng)韌性。2.淬火加熱工藝淬火加熱及保溫的目的是獲得細(xì)而均勻的奧氏體。淬火加熱時(shí)間：（min）；淬火加熱溫度見(jiàn)圖1-43。圖1-43碳鋼淬火的加熱溫度范圍3.淬火冷卻介質(zhì)

淬火介質(zhì)可以分為兩大類：第一類淬火介質(zhì)的沸點(diǎn)低于工件的淬火溫度，第二類淬火介質(zhì)的沸點(diǎn)高于工件的淬火溫度。4.淬火冷卻工藝常用的淬火冷卻方式有以下幾種：（1）預(yù)冷淬火;

（2）單液淬火；（3）雙液淬火；（4）分級(jí)淬火；（5）等溫淬火。上述幾種淬火冷卻方式見(jiàn)圖1-46。圖1-46幾種淬火冷卻方式示意圖

①單液淬火；②雙液淬火；③預(yù)冷淬火；④MS點(diǎn)以下分級(jí)淬火；⑤MS點(diǎn)以上分級(jí)淬火；⑥兩次分級(jí)淬火；⑦雙液等溫淬火；⑧等溫淬火5.鋼的淬透性（1）淬透性的概念它表示鋼在淬火時(shí)所能得到的淬硬層深度。鋼的淬透性與淬硬性不同，淬硬性是指鋼在淬火后能夠達(dá)到的最高硬度，主要取決于馬氏體的碳濃度。如，高碳工具鋼的淬硬性高，但淬透性很小。而低碳合金鋼的淬硬性不高，但淬透性相當(dāng)大。兩者沒(méi)有必然的聯(lián)系。（2）影響淬透性的因素

1）奧氏體的化學(xué)成分；3）奧氏體的晶粒度；

2）奧氏體的成分均勻性；4）未溶第二相。（3）淬透性的實(shí)際意義1.6.2鋼的回火1.回火的目的

減少脆性，滿足對(duì)零件的力學(xué)性能要求；消除淬火內(nèi)應(yīng)力；穩(wěn)定組織，防止零件尺寸與形狀的變化。2.回火處理工藝（1）低溫回火；（2）中溫回火；（3）高溫回火；（4）高溫軟化回火。1.6.3淬火及回火的主要缺陷和防止1.硬度低或硬度分布不均勻2.過(guò)熱或過(guò)燒缺陷3.淬火變形與開(kāi)裂1.7鋼的表面淬火

交變電磁場(chǎng)是交變電流通過(guò)感應(yīng)圈而產(chǎn)生的，工件放在感應(yīng)圈內(nèi)進(jìn)行加熱，隨后噴水或浸入水中淬火，如圖1-49所示。圖1-49感應(yīng)加熱表面淬火示意圖1.7.2火焰加熱表面淬火

感應(yīng)加熱表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼零件，也可用于高碳工具鋼和低合金工具鋼零件及鑄鐵件。在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床中廣泛應(yīng)用，如曲軸、凸輪、活塞銷、機(jī)床齒輪、導(dǎo)軌等。

利用高溫火焰快速加熱工件表層，使之淬火硬化的方法，稱為“火焰淬火”?；鹧娲慊鹨话阌糜谥刑间摫砻鎻?qiáng)化，可以得到1～6mm深的淬硬層。1.8鋼的化學(xué)熱處理1.8.1化學(xué)熱處理的基本過(guò)程

1.分解過(guò)程：分解過(guò)程就是由作為活性介質(zhì)的化合物中分解出活性原子的過(guò)程。

2.吸收過(guò)程：吸收過(guò)程就是活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格的過(guò)程。

3.擴(kuò)散過(guò)程：擴(kuò)散過(guò)程就是滲入鐵中的原子由表面向內(nèi)部擴(kuò)散遷移的過(guò)程。1.8.2鋼的滲碳

把低碳鋼工件放在滲碳性介質(zhì)中，加熱到單相奧氏體區(qū)，保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使表面層的碳濃度提高，這樣一種熱處理工藝稱為滲碳。

1.固體滲碳法；

2.氣體滲碳法；

3.滲碳層的金相組織；

4.滲碳后的熱處理1.8.3鋼的氮化

鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程稱為氮化。其目的是提高工件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性以及熱硬性等。

1.氣體氮化；

2.離子氮化

碳氮共滲是碳、氮原子同時(shí)滲入工件表面的一種化學(xué)熱處理工藝。它是滲碳與氮化工藝的綜合，兼有二者的長(zhǎng)處。1.8.4碳氮共滲1.9鋼的形變熱處理1.9.1高溫形變熱處理

高溫形變熱處理是在奧氏體穩(wěn)定區(qū)內(nèi)進(jìn)行塑性變形，然后立即進(jìn)行淬火回火的工藝，如圖1.53（a）所示。1.9.2低溫形變熱處理低溫形變熱處理是將鋼加熱至奧氏體狀態(tài)，然后急冷至孕育期最長(zhǎng)的溫度（500～600℃），進(jìn)行大量（70～80%）形變，隨后即進(jìn)行淬火回火處理，如圖1-53（b）所示。

（a）高溫形變熱處理（b）低溫形變熱處理

圖1-53形變熱處理工藝示意圖工程材料及其成型性第二章合金元素對(duì)鋼相變的影響

第2章合金元素對(duì)鋼相變的影響2.1合金元素與鐵和碳的作用2.1.1合金元素在鋼中的存在形式

（1）溶入鐵素體、奧氏體和馬氏體中，以固溶體的溶質(zhì)形式存在；（2）形成強(qiáng)化相，如形成合金滲碳體，形成特殊碳化物或金屬間化合物等；（3）形成非金屬夾雜物，如合金元素與O、N、S作用形成氧化物、氮化物和硫化物；（4）有些元素如Pb、Cu等既不溶于鐵，也不形成化合物，在鋼中以游離狀態(tài)存在。2.1.2合金元素與鐵的相互作用1.無(wú)限擴(kuò)大γ相區(qū)的元素見(jiàn)圖2-1，合金元素使γ相區(qū)擴(kuò)大，與γ-Fe形成元限固溶體，與γ-Fe形成有限固溶體。它們均使A3點(diǎn)降低，A4點(diǎn)升高。這類元素有Mn、Ni、Co等。圖2-1擴(kuò)大γ相區(qū)并與γ-Fe無(wú)限互溶的Fe-Me狀態(tài)圖2.有限擴(kuò)大γ相區(qū)的元素

見(jiàn)圖2-2，合金元素使A3點(diǎn)降低，A4點(diǎn)升高，與α-Fe和γ-Fe均形成有限固溶體，這類元素有C、N、Cu、Zn、Au等。圖2-2擴(kuò)大γ相區(qū)并與γ-Fe有限互溶的Fe-Me狀態(tài)圖

3．封閉γ相區(qū)，無(wú)限擴(kuò)大α相區(qū)的元素

見(jiàn)圖2-3，合金元素使A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降，以至達(dá)到某一含量時(shí)，A3點(diǎn)與A4點(diǎn)重合，γ相區(qū)被封閉。超過(guò)此含量，合金不再有α與γ之間的轉(zhuǎn)變，合金元素與-Fe形成無(wú)限固溶體。這類合金元素有Si、Cr、W、Mo、V、Ti、Al等。但應(yīng)指出，含Cr量小于7%時(shí)，A3點(diǎn)下降；含Cr量大于7%時(shí)，A3點(diǎn)才上升。圖2-3封閉γ相區(qū)并與α-Fe無(wú)限互溶的Fe-Me狀態(tài)圖4.縮小γ相區(qū)，但不使γ相區(qū)封閉的元素

見(jiàn)圖2-4，合金元素使A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降，使γ相區(qū)縮小但不封閉。這類元素有B、Nb、Ta、Zr等。圖2-4縮小γ相區(qū)的Fe-Me狀態(tài)圖2.1.3合金元素與碳的相互作用

合金元素可分為兩大類：1.非碳化物形成元素非碳化物形成元素包括Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等。它們與碳不形成碳化物，但可固溶于Fe中形成固溶體，或者形成其它化合物，如氮可形成氮化物。2.碳化物形成元素碳化物可分為兩大類型：簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。屬于簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有M2C型、MC型，其特點(diǎn)是硬度較高、熔點(diǎn)較高、穩(wěn)定性較好。復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有M23C6型、M7C3型、M3C型，相對(duì)于簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的碳化物來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是硬度較低、熔點(diǎn)較低、穩(wěn)定性較差。值得指出的是M6C型碳化物是復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但性能接近于簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性要比M23C6型、M7C3型好。碳化物形成的一般規(guī)律（1）碳化物的類型形成的碳化物類型與合金元素的原子半徑有關(guān)。（2）碳化物一般都能溶解一些其他合金元素，構(gòu)成復(fù)合碳化物，但都有一定的溶解度。（3）強(qiáng)碳化物形成元素總是優(yōu)先與碳結(jié)合形成碳化物，隨著鋼中碳含量的增加，依次形成碳化物。（4）碳化物在鋼中的穩(wěn)定性取決于金屬元素與碳親和力的大小，金屬元素與碳的結(jié)合強(qiáng)度愈大，在鋼中的穩(wěn)定性也愈大。2.2合金元素對(duì)鋼相變的影響2.2.1合金元素對(duì)Fe-C相圖的影響1.合金元素對(duì)奧氏體相區(qū)的影響凡是擴(kuò)大γ相區(qū)的元素，如Ni、Co、Mn等，均使S點(diǎn)左移、A3線下降，見(jiàn)圖2-5；凡是縮小γ相區(qū)的元素，如Cr、W、Mo、V、Ti、Si等，均使A3線上升，也使S點(diǎn)左移，如圖2-6所示。圖2-5錳對(duì)γ相區(qū)的影響圖

圖2-6鉻對(duì)γ相區(qū)的影響

2.合金元素對(duì)共析溫度的影響

共析轉(zhuǎn)變涉及α與γ的同素異晶轉(zhuǎn)變和碳化物的析出和溶解。合金元素的存在，改變了鋼的共析溫度，如圖2-7所示。圖2-7合金元素對(duì)共析溫度的影響

3.合金元素對(duì)共析點(diǎn)含碳量的影響

見(jiàn)圖2-8，所有合金元素均使S點(diǎn)左移。圖2-8合金元素對(duì)共析點(diǎn)含碳量的影響2.2.2合金元素對(duì)加熱時(shí)

奧氏體形成過(guò)程的影響

合金元素的加入改變了共析溫度、共析點(diǎn)碳含量和奧氏體中碳的溶解度，使奧氏體形成的溫度條件和碳濃度條件發(fā)生了變化。此外，由于奧氏體的形成是一個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，合金元素不僅本身擴(kuò)散困難，而且還影響鐵和碳的擴(kuò)散。因此，合金元素影響奧氏體化過(guò)程。2.2.3合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體

分解過(guò)程的影晌

除Co、Al以外，所有的合金元素都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降，如圖2-9所示。

圖2-9合金元素對(duì)碳綱C曲線的影響2.2.4合金元素對(duì)回火過(guò)程的影響1.提高回火穩(wěn)定性

合金元素在回火過(guò)程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，即將其推向較高溫度；提高鐵素體的再結(jié)晶溫度；使碳化物難以聚集長(zhǎng)大而保持較大的彌散度，因此提高了鋼的回火軟化抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。2.產(chǎn)生二次硬化

Mo、W、V含量較高的鋼回火時(shí)，硬度不是隨回火溫度的升高單調(diào)降低，而是到某一溫度（約400℃）后反而開(kāi)始增大，并在另一更高溫度（一般為550℃左右）達(dá)到峰值，如圖2-10所示。圖2-10含碳0.35％鉬鋼的回火溫度與硬度的關(guān)系

3.增大回火脆性和碳鋼一樣，合金鋼也產(chǎn)生回火脆性，而且更顯著，這是合金元素的不利影響。250-400℃間的第一類回火脆性，是由相變機(jī)制本身決定的，無(wú)法消除，只能避開(kāi)，但加入1-3％Si，可使其溫區(qū)移向較高溫度。450-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性，多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。這是一種可逆回火脆性，回火后快冷，可以防止其發(fā)生，見(jiàn)圖2-11。圖2-110.3%C，1.47%Cr，3.4%Ni鋼的韌性與回火溫度的關(guān)系2.3鋼的強(qiáng)化機(jī)制2.3.1固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)制是，由于溶質(zhì)原子與基體金屬原子大小不同，因而使基體的晶格發(fā)生畸變，造成彈性應(yīng)力場(chǎng)。此應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)本身的彈性應(yīng)力場(chǎng)交互作用，增大了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，從而導(dǎo)致強(qiáng)化。2.3.2晶粒細(xì)化強(qiáng)化

細(xì)粒細(xì)化強(qiáng)化的機(jī)制是：由于晶界的存在，使晶界處彈性變形不協(xié)調(diào)、塑性變形不協(xié)調(diào)。這兩種不協(xié)調(diào)均會(huì)在晶界處誘發(fā)應(yīng)力集中，以維持兩晶粒在晶界處的連續(xù)性。其結(jié)果在晶界附近引起二次滑移，使位錯(cuò)迅速增殖，形成加工硬化微區(qū)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。另外，由于晶界的存在，使滑移位錯(cuò)難以直接穿越晶界，從而阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。3.3.3第二相強(qiáng)化

運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)遇到滑移面上的第二相粒子時(shí)，或切過(guò)或繞過(guò)這樣滑移變形才能繼續(xù)進(jìn)行，見(jiàn)圖2-12。這一過(guò)程要消耗額外的能量，故需要提高外加應(yīng)力，所以造成強(qiáng)化。3.3.4位錯(cuò)強(qiáng)化金屬中位錯(cuò)密度高，則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)易于發(fā)生相互交割，形成割階，引起位錯(cuò)纏結(jié)，因此造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高了鋼的強(qiáng)度。

（a）位錯(cuò)切過(guò)第二相（b）位錯(cuò)繞過(guò)第二相圖2-12位錯(cuò)通過(guò)第二相粒子的示意圖2.4改善鋼塑性和韌性的途徑2.4.1改善鋼塑性的途徑提高鋼塑性的途徑是，在提高均勻塑性的同時(shí)盡量避免或推遲微裂紋的形成。2.4.2影晌鋼塑性的主要因素

1．溶質(zhì)原子的影響

2．晶粒大小對(duì)塑性的影響

3．第二相對(duì)塑性的影響

4．位錯(cuò)密度對(duì)鋼塑性的影響2.4.3改善鋼韌性的途徑1.韌性的概念韌性是指材料對(duì)斷裂的抗力，金屬的斷裂是裂紋的形成和擴(kuò)展的過(guò)程。按照斷裂的性質(zhì)可分為兩類：脆性斷裂和韌性斷裂。實(shí)際金屬存在有三種基本形式的斷裂。解理斷裂，金屬沿特定的晶面（鋼的解理面為{100}）斷開(kāi)，為典型的和最重要的脆性斷裂形式，多發(fā)生在溫度低、加載速度大、金屬塑性差的情況下；

韌窩斷裂，以金屬中某些第二相粒子或夾雜物為中心形成孔洞，然后孔洞長(zhǎng)大、匯合而導(dǎo)致斷裂，在斷口上有大量窩坑，是一種韌性斷裂形式；沿晶斷裂，裂紋在晶界產(chǎn)生并沿晶界擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，是脆性斷裂，主要由于晶界上元素富集，析出第二相特別是脆性相所引起的。三種斷裂形式如圖2-13所示。

（a）解理斷裂（b）韌窩斷裂（c）沿晶斷裂圖2-13三種斷裂形式示意圖

材料實(shí)際斷裂的形式主要與溫度和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)?？估瓘?qiáng)度小于600MPa的中低強(qiáng)度鋼和抗拉強(qiáng)度大于1000MPa的高強(qiáng)鋼的沖擊韌性隨溫度變化的關(guān)系如圖2-14、2-15所示。2.提高鋼韌性的途徑（1）細(xì)化晶粒；（2）改善基體的韌性；（3）提高回火穩(wěn)定性；（4）細(xì)化碳化物；（5）控制非金屬夾雜和雜質(zhì)元素

圖2-14沖擊韌性與溫度的關(guān)系

圖2-15低合金高強(qiáng)鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度2.5鋼的分類及編號(hào)2.5.1鋼的分類

1.按用途分類：按用途可把鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類。

2.按化學(xué)成分分類：按鋼的化學(xué)成分分為碳素鋼及合金鋼。碳素鋼又按含碳量分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。合金鋼按合金元素總含量分為低合金鋼、中合金鋼、；高合金鋼。

3.按顯微組織分類：按正火后的組織分為鐵素體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼及奧氏體鋼。

4.按冶金質(zhì)量分類：按鋼中有害雜質(zhì)磷、硫含量分類，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。2.5.2鋼的編號(hào)1.非合金鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；（3）碳素工具鋼2.普通低合金結(jié)構(gòu)鋼3.合金結(jié)構(gòu)鋼4.合金工具鋼5.滾動(dòng)軸承鋼6.不銹鋼及耐熱鋼工程材料及其成型性第三章結(jié)構(gòu)鋼第3章結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：用于各種工程的金屬結(jié)構(gòu)和制造各種機(jī)械零件的鋼。分類：根據(jù)其用途為工程結(jié)構(gòu)鋼（普通結(jié)構(gòu)鋼）及機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼（優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼）。3.1結(jié)構(gòu)鋼的成分、性能和用途3.1.1普通結(jié)構(gòu)鋼1.普通碳素鋼特點(diǎn)：容易冶煉，工藝性好，價(jià)格低廉，性能上能滿足一般工程要求，應(yīng)用較廣。牌號(hào)表示方法：Q+屈服強(qiáng)度數(shù)值+質(zhì)量等級(jí)（A、

B、C、D、E）+脫氧方法（F、

b、Z、TZ）如：Q235BFσb≥235MPa、質(zhì)量為B級(jí)的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。2.普通低合金鋼在普通低碳鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成的鋼。普低鋼比普通低碳鋼具有更高的強(qiáng)度。（1）對(duì)普低鋼性能的要求

1）熱軋或正火狀態(tài)下具有較高的強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度，并有足夠的塑性及韌性。

2）要求普低鋼的機(jī)械時(shí)效敏感性小。

3）要求有比碳素鋼更高的耐大氣、海水、土壤腐蝕的能力。

4）良好的焊接性能。（2）合金元素在普低鋼中的作用

1）對(duì)力學(xué)性能的影響

2）對(duì)耐蝕性和機(jī)械時(shí)效的影響

3）對(duì)焊接性的影響（3）常用鋼種3.鑄鋼

采用鑄鋼件可以不切削或少量切削加工即可使用，能節(jié)省大量材料與加工費(fèi)。鑄鋼的成分：0.15%～0.6％C，0.2%～0.45%Si，

0.5%～0.8％Mn。牌號(hào)表示方法：ZG×××-×××，ZG表示鑄鋼，第一組數(shù)值表示屈服強(qiáng)度（MPa），第二組數(shù)值表示抗拉強(qiáng)度（MPa）。如：ZG270-500，表示σs≥200MPa、

σb≥500MPa的鑄鋼。3.1.2優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼1.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的分類及合金元素的作用（1）優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼及其分類根據(jù)其用途分為：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、及滾動(dòng)軸承鋼等。根據(jù)成分分為：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼兩類。按其所含合金元素，合金結(jié)構(gòu)鋼分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻錳鋼、硅錳鋼、鉻錳鈦鋼等。（2）合金元素的作用

1）提高鋼的淬透性；2）提高鋼的回火穩(wěn)定性；3）細(xì)化晶粒；4）固溶強(qiáng)化；5）防止第二類回火脆性2.常用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼（1）滲碳鋼

用途：用于制造齒輪、凸輪、活塞銷、量具等在承受沖擊和磨損的條件下工作的零件。

成分：0.1%～0.25%C，加入鉻、錳、鎳、硼、鉬、釩、鎢、增加淬透性，改善滲碳性能。熱處理：淬火+低溫回火，使零件達(dá)到“表硬里韌”的要求。

常用鋼種：小型件用15、20鋼；尺寸較小，除要求耐磨、承受沖擊的零件用20Cr、20Mn2B鋼；尺寸較大、高載荷的重要零件20CrMnTi、20MnTiB鋼等；大尺寸、高載荷、表面要求高硬度、高耐磨性的極重要零件用高級(jí)滲碳鋼20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W鋼。

（2）調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼：指采用調(diào)質(zhì)處理的碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼。成分：0.30%～0.60%C，要求強(qiáng)度、硬度高，碳量取上限；要求高塑性、韌性，碳量取下限。加錳、鉻、硅、鎳、硼等增加淬透性；加入釩細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性能，加鉬、鎢防止或減輕第二類回火脆性。常用鋼種的用途：45鋼制造各種齒輪、軸、活塞銷等；40Cr鋼制造較重要的調(diào)質(zhì)件如汽車、拖拉機(jī)上的連桿、螺栓、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向節(jié)及機(jī)床上的主軸、變速齒輪、蝸桿、偏心輪等；500℃以下溫度工作的重要結(jié)構(gòu)零件，如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、葉輪、連桿等，可采用35CrMo、40CrMnMo鋼等。含鉻鎳的高級(jí)合金調(diào)質(zhì)鋼，用于制造大截面、承受重負(fù)荷的重要零件。

（3）彈簧鋼彈簧鋼：專門用來(lái)制造彈簧或要求類似性能的零件的鋼種。彈簧鋼分類：碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼。成分：碳素彈簧鋼含0.6%-0.9%C；合金彈簧鋼的含0.45%-0.70%C，加錳、硅、鉻等增加淬透性、強(qiáng)化鐵素體、提高回火穩(wěn)定性。加少量鎢、鉬、釩等碳化物形成元素，以進(jìn)一步增加淬透性、細(xì)化晶粒、增加回火穩(wěn)定性、提高屈強(qiáng)比以及耐熱性。（4）滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼：用來(lái)制造各種滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體的專用鋼性能要求：具有足夠高的抗壓強(qiáng)度和很高的抗接觸疲勞能力，具有高的硬度和耐磨性，有一定的韌性、耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。常用鋼鐘：GCr15鋼，較大型軸承用GCr15SiMn

鋼。成分：0.95%～1.15%C，高碳量保證軸承鋼具有高的硬度與耐磨性。1%Cr，一部分溶入固溶體，增加淬透性；一部分與碳形成碳化物獲得高而均勻的硬度及耐磨性；鉻還能提高耐蝕性及磨削性。加入硅、錳進(jìn)一步提高淬透性、回火抗力。3.2結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能

（1）普通低合金鋼：屈服強(qiáng)度為300～500MPa，廣泛地應(yīng)用于各類焊接結(jié)構(gòu)。（2）低碳調(diào)質(zhì)鋼：屈服強(qiáng)度一般為500～1000MPa，有高的強(qiáng)度，兼有良好的塑性和韌性。焊接結(jié)構(gòu)中用得也較廣。（3）中碳調(diào)質(zhì)鋼：屈服強(qiáng)度900～1200MPa。強(qiáng)度高、韌性較低，焊接較困難，焊后需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。3.2.1普通低合金鋼的焊接性能

普通低合金鋼的焊接性主要表現(xiàn)為兩方面的問(wèn)題，一是各類裂紋，二是脆化問(wèn)題。

1.焊縫中的熱裂紋；

2.冷裂紋；

3.再熱裂紋；

4.層狀撕裂；

5.熱影響區(qū)性能變化3.2.2低碳調(diào)質(zhì)鋼的的焊接性能1.焊縫中的熱裂紋2.HAZ液化裂紋（1）液化裂紋傾向分析（2）工藝因素的影響①線能量的影響②熔池形狀的影響3.冷裂紋4.再熱裂紋5.層狀撕裂6.熱影響區(qū)的性能變化（1）過(guò)熱區(qū)的脆化（2）焊接熱影響區(qū)的軟化3.3.3中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性能1.焊縫中的熱裂紋2.冷裂紋中碳調(diào)質(zhì)鋼的淬硬傾向十分明顯，冷裂傾向較為嚴(yán)重，這是由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的含碳量較高，加入的合金元素也較多，在500℃以下的溫度區(qū)間過(guò)冷奧氏體具有更大的穩(wěn)定性所致（圖3-1）。3.熱影響區(qū)的性能變化（1）過(guò)熱區(qū)的脆化（2）焊接熱影響區(qū)的軟化圖3-130CrMnSi和40CrNiMo鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線

a）30CrMnSi b）40CrNiMo3.3結(jié)構(gòu)鋼的鑄造性能

與鑄鐵相比，鋼的鑄造性能是比較差的。由于鋼的熔點(diǎn)較高，結(jié)晶溫度間隔較寬，收縮量較大，故鋼液的流動(dòng)性較低，縮孔及縮松傾向較大，容易形成熱裂和冷裂等缺陷。3.3.1流動(dòng)性

（1）澆注溫度的影響（2）鋼液含碳量的影響，見(jiàn)圖3-2。（3）鋼液中氣體和夾雜物的影響（4）合金元素的影響圖3-2鐵-碳合金液的流動(dòng)性

3.3.2體積收縮率

與縮孔率

鑄鋼件的縮孔率與鋼的含碳量有關(guān)，見(jiàn)圖3-3。圖3-3鑄鋼件的縮孔率與鋼的含碳量的關(guān)系

3.3.3線收縮率

碳鋼的線收縮曲線的一般形式見(jiàn)圖3-4，整個(gè)收縮過(guò)程分為三個(gè)階段：共析轉(zhuǎn)變前收縮（曲線上OA段），共析轉(zhuǎn)變過(guò)程中膨脹（曲線上AB段）及共析轉(zhuǎn)變后收縮（曲線上BC段）。圖3-4共析碳鋼的自由線收縮曲線3.3.4熱裂傾向

影響鋼形成熱裂的主要因素是：（1）含碳量，見(jiàn)3-5圖。（2）含硫量（3）含錳量，見(jiàn)圖3-5。（4）含氧量圖3-5含碳量、含錳量和澆注溫度對(duì)鋼熱裂抗力的影響，圖中黑點(diǎn)表示形成熱裂時(shí)的溫度3.3.5冷裂傾向

冷裂是當(dāng)鑄件已完全凝固以后，冷卻至彈性-塑性轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)形成的，影響冷裂的主要因素是：（1）含碳量；（2）含硫量；（3）含磷量；（4）含氧量3.4結(jié)構(gòu)鋼的鍛造性能可鍛性：表示金屬材料在鍛造時(shí)變形的難易程度，可鍛性用塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。3.4.1合金元素和雜質(zhì)對(duì)鋼塑性的影響

1）碳和雜質(zhì)元素的影響

2）合金元素對(duì)鋼塑性的影響3.4.2鋼的高溫塑性

高溫塑性檢測(cè)方法：熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)量鋼的可鍛性的常用手段，某一溫度下扭轉(zhuǎn)圈數(shù)最多，認(rèn)為是該材料的在該溫度下塑性最好，見(jiàn)圖3-6。圖3-6不同鋼種的高溫塑性

鑄態(tài)鋼和鍛態(tài)鋼加工塑性與溫度的關(guān)系如圖3-7所示。

圖3-7鑄態(tài)鋼和鍛態(tài)鋼加工塑性的比較3.4.3變形抗力和鍛造溫度（１）變形抗力塑性變形抗力：是指金屬抵抗形狀變化和殘余變形的能力。可以用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)得的扭矩進(jìn)行變形抗力的相對(duì)比較。圖3-8為幾種碳鋼及合金鋼在熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中的扭矩與溫度的關(guān)系。圖3-9為1020（20鋼）、4340鋼（40CrNiMoA）和AISIA6工具鋼的實(shí)際鍛造壓力。圖3-8幾種碳鋼和合金用變形抗力與溫度的關(guān)系

圖3-9三種鋼鍛造壓力與溫度的關(guān)系

（2）鍛造溫度范圍常見(jiàn)碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造溫度見(jiàn)圖3-10、3-11。圖3-10碳鋼的鍛造溫度范圍圖3-1130CrMnSiA鋼的塑性圖及變形抗力圖工程材料及其成型性第四章工具鋼第4章工具鋼1.工具鋼的定義用于制造各種切削刀具、冷熱加工模具、量具用鋼。2.工具鋼牌號(hào)表示方法按成分不同，工具鋼分為三類：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼。（1）碳素工具鋼鋼號(hào)表示方法：例：T10A—1％C的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；

T8—0.8％C的碳素工具鋼。（2）合金工具鋼鋼號(hào)表示方法：例：①5Cr4W5Mo2V—

0.5％C，4％Cr，

5％W；2％Mo，1％V；②Cr—≥1％C，l％Cr；

（3）高速鋼鋼號(hào)表示方法：元素符號(hào)×

高速鋼的含碳量不標(biāo)注（0.7-1.65%C）；元素符號(hào)×—合金元素，含量百分之幾；例：W18Cr4V；

18％W，4％Cr，1％V。3.改變工具鋼性能的熱處理（1）球化退火將鋼加熱到共析溫度以上(20～30)℃，保溫，爐冷。球化退火得到粒狀珠光體——鐵素體基體上分布粒狀碳化物。強(qiáng)度低，硬度低，易加工。（2）淬火十低溫回火淬火：加熱到A區(qū)，保溫，快速冷卻，得到馬氏體。硬度高，易變形開(kāi)裂。低溫回火：淬火后，重新加熱到150～

250℃，保溫，緩冷，得到回火馬氏體組織，硬、耐磨、強(qiáng)韌性好。4.1刃具鋼主要用來(lái)制造切削工具，如車刀、銑刀、刨刀等

1.對(duì)刃具鋼性能的要求（1）高硬度和高耐磨性：硬度必須高于被切削材料，HRC60以上；耐磨性高刃具的壽命長(zhǎng)。（2）足夠的韌性：以防止脆性斷裂和崩刃。2.刃具鋼的分類按成分分類：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高速鋼4.1.1碳素工具鋼

1.化學(xué)成分(0.65～1.35)%C，過(guò)共析鋼；嚴(yán)格控制S、P。2.熱處理切削加工前：球化退火以改善切削加工性能，退火后硬度低于HB217。切削加工后：淬火+低溫回火，高硬度、高耐磨性，良好的韌性。3.常用鋼種T7、T8：中等硬度、韌性較高。制造受沖擊載荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等。T9～T11：高硬度、中等韌性。制造受沖擊載荷較小的工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12、T13：高硬度、高耐磨性、韌性較低，如銼刀、精車車刀等。T7A～T13A：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，韌性好些，淬火時(shí)產(chǎn)生裂紋的傾向小，制造形狀較復(fù)雜的工具。碳素工具鋼常用牌號(hào)、成分和用途見(jiàn)表4-1。

4.1.2低合金工具鋼

碳素工具鋼成本低，應(yīng)用廣泛。但對(duì)硬度、耐磨性、切削速度要求較高時(shí)，不能滿足需要。低合金工具鋼的合金元素總量低于5%。1.化學(xué)成分（0.75～1.5）%C，屬過(guò)共析成分；

W、V、Cr、Mn、Si，提高耐磨性、硬度、淬透性（淬火后，淬硬層的深度）；2.熱處理切削加工前，球化退火；切削加工后，淬火+低溫回火。3.常用鋼種及用途見(jiàn)表4-2。Cr、CrMn、CrWMn、9SiCr等，制造硬度、耐磨性、切削速度要求較高的切削刀具，如車刀、銑床刀、刨刀、鉆頭等。4.1.3高速鋼

用于制造高速切削的刀具，紅硬性高。紅硬性：高溫下的硬度。高速切削發(fā)熱，刀具在高溫下工作。要求溫度不超過(guò)600℃時(shí)，高速鋼的硬度在HRC60以上。1.化學(xué)成分含有（0.7～1.65）％C；含有W、Mo、V、Cr等。W、Mo、V提高紅硬性、耐磨性；Cr提高抗氧化性。屬高合金鋼，合金元素總含量大于10%。常用鋼種：見(jiàn)表４-２。常用W18Cr4V。2.W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織見(jiàn)圖4-1。黑色塊狀為珠光體，黑狀之間的白色網(wǎng)狀是萊氏體，萊氏體是脆性相，大大地降低了鋼的韌性。圖4-1W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織（400×）3.W18Cr4V鋼的鍛造和熱處理（1）切削加工前鍛造和球化退火

1）鍛造：多次鐓粗、拔長(zhǎng)，使萊氏體破碎、均勻分布；

2）球化退火：使碳化物成為球狀，降低硬度，提高切削性能。組織見(jiàn)圖4-2。圖4-2W18Cr4V鋼鍛造和球化退火后的組織（400×）（2）切削加工后淬火+回火

W18Cr4V鋼的淬火+回火工藝曲線如圖4-3所示。圖4-3W18Cr4V鋼的熱處理工藝1）加熱：采用分級(jí)預(yù)熱，含有大量合金元素，導(dǎo)熱性差，直接加熱易變形、開(kāi)裂；2）保溫：1270-1300℃，珠光體+碳化物→奧氏體；3）淬火：快速冷卻到共析溫度以下，奧氏體→馬氏體+碳化物+殘余奧氏體。適當(dāng)保溫，以降低工件溫差減小熱應(yīng)力，防止變形及開(kāi)裂；4）回火：多次回火的目的是消除殘余奧氏體，提高工件的硬度。馬氏體+碳化物+殘余奧氏體→馬氏體+碳化物。4.高速鋼的鋼種及發(fā)展（1）W系高速鋼：含18%W，紅硬性高，但脆性大、易崩刃。（2）Mo系高速鋼：含8%Mo，紅硬性高，但脫碳傾向大。（3）W-Mo系高速鋼：含6%W、5%Mo，兼有W、Mo

系的優(yōu)、缺點(diǎn)。（4）新型高速鋼

1）高釩高速鋼：4～5%V，高紅硬性、耐磨性，但磨削加工性差。

2）高鈷高速鋼，5～12%Co，高紅硬性和使用壽命，但脆性、脫碳傾向大。

3）超硬高速鋼，含有多種強(qiáng)碳化物元素，

HRC68～70，適用于難切削材料。4.2模具鋼4.2.1冷作模具鋼1.冷作模具鋼的工作條件及對(duì)其性能的要求承受很大的壓力、沖擊力，通常是由于磨損、變形、斷裂而報(bào)廢。高硬度、高耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性。2.常用鋼種（1）碳素工具鋼：T7A～T12A，容易加工、價(jià)格便宜。制造尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)荷輕的模具，如小沖頭。（2）低合金鋼:如9Mn2V，價(jià)格比碳素鋼高30％。制造尺寸大、形狀復(fù)雜、負(fù)荷輕的模具，如沖壓模。（3）中、高合金鋼：如Cr6WV、Cr12Mo，耐磨性好,制造尺寸大、形狀復(fù)雜、負(fù)荷重的模具，如：壓延模、冷鐓模。（4）亞共析合金鋼：如6SiCr，含碳量低、韌性好，制造受沖擊、刃口單薄的模具，如切邊模、沖裁模等。4.2.2熱作模具鋼1.熱作模具鋼的工作條件及對(duì)其性能的要求與高溫金屬接觸。高溫硬度、高溫強(qiáng)度，抗熱疲勞性能。熱疲勞：型腔表面在高低溫反復(fù)作用下，膨脹、收縮，承受壓、拉作用，產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象稱為熱疲勞。提高抗熱疲勞性能的途徑：①降低鋼的含碳量，提高導(dǎo)熱性，熱應(yīng)力降低；②加Cr、W、Si提高鋼的共析溫度，在使用溫度下不會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，降低組織應(yīng)力。2.常用鋼種（1）錘鍛模：工作溫度300～400℃，受沖擊負(fù)荷，要求高韌性。亞共析低合金鋼，如5CrNiMo。（2）熱擠壓模、壓鑄模：工作溫度500～1000℃，要求高溫強(qiáng)度、耐熱疲勞性。用含碳量較低的合金鋼，如4CrW2Si、3Cr2W8V。

工程材料及其成型性第五章特殊性能鋼第5章特殊性能鋼5.1不銹鋼不銹鋼：是指具有抗腐蝕性能的一類鋼種。分類：按正火組織不銹鋼分為鐵素體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼。5.1.1金屬腐蝕的類型按腐蝕的形貌和分布，腐蝕主要有以下幾類：（1）均勻腐蝕，見(jiàn)圖5-1（a）。（2）點(diǎn)腐蝕，見(jiàn)圖5-1（b）。（3）晶間腐蝕，見(jiàn)圖5-1（c）。圖5-1常見(jiàn)腐蝕類型示意圖

（4）應(yīng)力腐蝕，金屬在腐蝕介質(zhì)及拉應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象稱為壓力腐蝕。（5）疲勞腐蝕，金屬在腐蝕介質(zhì)及交變應(yīng)力共同作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞腐蝕。（6）電偶腐蝕，浸泡在電解質(zhì)溶液中的金屬構(gòu)件，當(dāng)其不同部位存在電位差時(shí)，電極電位較低的金屬或部位腐蝕加速，這就是電偶腐蝕。5.1.2不銹鋼中合金元素的作用（1）加入Cr、Al、Si等合金元素，鋼表層形成致密的Al2O3、SiO2、Cr2O3氧化膜，提高鋼的耐蝕性能。（2）加入Cr能顯著提高鋼基體的電極電位。如圖5-2所示。圖5-2鉻含量對(duì)Fe-Cr合金電極電位的影響

（3）加入足夠的Cr或Cr-Ni，使鋼在常溫時(shí)能以單相狀態(tài)存在，減少微電池?cái)?shù)目，從而提高鋼的耐蝕性。加入Mn、N等代替部分Ni獲得單相奧氏體組織。（4）加Mo、Cu等，能提高鋼抗非氧化性酸腐蝕能力；加入Ti、Nb等能減輕了晶間腐蝕傾向。

鉻、鉬、硅、鋁、鈦、鈮等是鐵素體形成元素，而碳、鎳、錳、氮是奧氏體形成元素。如果鋼中存在幾種元素，則其組織由圖5-3確定。圖5-3不銹鋼組織圖（γ—奧氏體；M—馬氏體；α—鐵素體）5.1.3常用不銹鋼1.馬氏體不銹鋼常用鋼號(hào)：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等。耐蝕性能：在水蒸氣、大氣、海水、氧化性酸中耐蝕性好，在硫酸、鹽酸、堿性溶液中耐蝕性很低。用途：1Crl3、2Crl3鋼用于制作構(gòu)件，有良好的綜合力學(xué)性能；3Cr13、4Cr13及9Cr18用于制作零件、工具及醫(yī)療器械等，有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，2.鐵素體不銹鋼成分及組織：13%～30％Cr，<0.15％C；單相鐵素體組織。常用鋼號(hào)：

0Cr13、1Cr17、1Cr17Ti、Cr28、1Cr25Ti。性能及用途：有很強(qiáng)的耐酸能力和抗氧化性，用于制造生產(chǎn)硝酸、氮肥、磷肥等設(shè)備和化工管道等。鐵素體不銹鋼的主要缺點(diǎn)是脆性大，引起脆性的原因有：（1）400～525℃停留，沿晶界析出介穩(wěn)相。（2）550～820℃保溫，析出硬脆σ相，使鋼變脆。（3）高溫加熱使晶粒長(zhǎng)大。3.奧氏體不銹鋼

（1）奧氏體不銹鋼的成分、組織和性能成分：<0.l％C，18%Cr、8%Ni。組織：?jiǎn)蜗鄪W氏體耐蝕性能：奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕；奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕（2）奧氏體不銹鋼的形變強(qiáng)化（3）奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理4.奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼成分與組織：在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量，減少Ni含量，進(jìn)行固溶化處理，獲得具有奧氏體-鐵素體的雙相組織不銹鋼。典型鋼號(hào)：0Cr21Ni5Ti、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、1Cr18Ni11Si4AlTi、1Cr21Ni5Ti。性能：有較好的焊接性，晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向小。5.沉淀硬化型不銹鋼

（1）馬氏體沉淀硬化不銹鋼（2）奧氏體沉淀硬化不銹鋼（3）半奧氏體沉淀硬化不銹鋼5.2不銹鋼的鍛造性能1.不銹鋼在高溫下的變形抗力，見(jiàn)圖5-4、圖5-5。2.鐵素體量對(duì)不銹鋼工藝塑性的影響，見(jiàn)圖5-6，圖5-7。3.鐵素體量對(duì)馬氏體不銹鋼工藝塑性的影響圖5-8為Fe-12％Cr-C合金相圖，圖5-9是含碳量不同的1Crl3不銹鋼的扭矩和轉(zhuǎn)數(shù)隨溫度變化的關(guān)系。5.2.1不銹鋼的可鍛性圖5-4不同溫度下20鋼與0Cr18Ni9鋼流動(dòng)應(yīng)力與變形量的關(guān)系圖5-50Cr18Ni9和20碳鋼的流動(dòng)應(yīng)力與溫度的關(guān)系

圖5-6Fe-18％Cr-8％Ni合金相圖圖5-7鉻鎳不銹鋼的高溫塑性與α（δ）相含量的關(guān)系

圖5-8Fe-12％Cr-C合金相圖圖5-91Cr13鋼的扭矩和破壞前轉(zhuǎn)數(shù)與溫度的關(guān)系（M1、n1—含碳0.15％～0.16％鋼的扭矩和破壞前轉(zhuǎn)數(shù)；M2、n2—含碳0.10％～0.12％鋼的扭矩和破壞前轉(zhuǎn)數(shù)）5.2.2不銹鋼的鍛造溫度范圍

（1）鐵素體不銹鋼鐵素體鋼比奧氏體鋼具有更大的晶粒長(zhǎng)大傾向，見(jiàn)圖5-10。圖5-10加熱溫度對(duì)不銹鋼晶粒大小的影響

（2）奧氏體不銹鋼圖5-11是1Cr18Ni9Ti鋼和0Cr12Mn5Ni4Mo3Al鋼中α（δ）相數(shù)量與加熱溫度的關(guān)系。（3）馬氏體不銹鋼（4）沉淀硬化不銹鋼圖5-11加熱溫度對(duì)不銹鋼α（δ）相數(shù)量的影響5.3耐熱鋼5.3.1耐熱鋼的抗氧化性和高溫強(qiáng)度1.抗氧化性見(jiàn)圖5-12，鐵在560℃以下氧化時(shí)，氧化層由Fe2O3及Fe3O4組成。在560℃以上氧化時(shí)，所形成的氧化層由Fe2O3、Fe3O4及FeO組成。圖5-12氧化膜內(nèi)部原子的擴(kuò)散及膜的增厚示意圖2.高溫強(qiáng)度

（1）溫度愈高，鋼的強(qiáng)度愈低；（2）鋼在高溫下的強(qiáng)度及變形量不僅與溫度有關(guān)，而且也與時(shí)間有關(guān)。提高鋼的熱強(qiáng)性主要途徑：基體強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化。5.3.2常用的耐熱鋼1.合金元素的作用；2.常用耐熱鋼的性能（1）珠光體鋼；（2）馬氏體鋼；（3）鐵素體鋼；（4）奧氏體鋼5.4不銹鋼和耐熱鋼的焊接性能5.4.1奧氏體鋼的焊接性能1.焊接接頭的晶間腐蝕

晶間腐蝕和鋼的成分有關(guān)，同時(shí)還與加熱條件有關(guān)，如圖5-13所示。見(jiàn)圖5-14，增加強(qiáng)碳化物形成元素Ti時(shí)，碳的有害作用減輕。鉻是提高奧氏體不銹鋼耐蝕的主要元素，鉻含量超過(guò)12％時(shí)鋼就具有較好的耐蝕，參見(jiàn)圖5-15。圖5-13溫度和時(shí)間對(duì)18-8鋼晶間腐蝕的影響

圖5-14碳與鈦含量對(duì)18-8鋼晶間腐蝕的影響圖5-1518-8鋼相圖的低碳部分18-8型不銹鋼焊接接頭一般有三個(gè)部位會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象，如圖5-16所示。圖5-1618-8鋼焊接接頭晶間腐蝕的部位（1—焊縫腐蝕區(qū)；2—敏化腐蝕區(qū)；3—刀狀腐蝕區(qū)）

如圖5-17所示，從整個(gè)熱影響區(qū)的碳化物分布情況看，發(fā)生刀蝕的部位正是M23C6沉淀最顯著的部位。見(jiàn)圖5-18，在固溶處理時(shí)Cr23C6將全部溶入固溶體。圖5-17焊接熱影響區(qū)碳化物的分布（線能量20kJ/cm的熱循環(huán)，并經(jīng)650℃，50h敏化處理）2.焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂3.焊接接頭的熱裂從圖5-19可見(jiàn)，嚴(yán)格限制P(以及S），對(duì)于防止18-8鋼焊縫裂紋非常有效。圖5-19磷對(duì)焊縫熱裂傾向的影響

從18-8鋼焊縫抗晶間腐蝕性能要求考慮，焊縫中有5％左右的δ相，即可有利于提高抗晶腐蝕性能，又可防止產(chǎn)生凝固裂紋，見(jiàn)圖5-20。圖5-2018-8鋼焊縫中δ相對(duì)熱裂紋的影響4.奧氏體鋼焊接接頭的力學(xué)性能5.4.2馬氏體鋼及鐵素體鋼的焊接1.馬氏體鋼的焊接2.鐵素體鋼的焊接由于高鉻鐵素體鋼室溫下韌性很低（圖5-21），很容易在接頭上產(chǎn)生裂紋。圖5-21高鉻鐵素體鋼在室溫下的韌性

高純度的高鋁鐵素體鋼有很優(yōu)秀的耐應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能，而且純度提高后缺口敏感性并不很大，室溫及低溫下的韌性顯著提高，如圖5-22所示。圖5-22高純度高鋁鐵素體鋼的沖擊功（vW）

5.5不銹鋼和耐熱鋼的鑄造性能

（1）隨著含碳量增加，鋼的熔點(diǎn)下降，而流動(dòng)性增加。鉻惡化流動(dòng)性，鎳提高鋼的流動(dòng)性，錳提高鋼的流動(dòng)性，硅含量0.17%～0.45％，可改善流動(dòng)性，鈦、釩、鋁、鋁等均降低流動(dòng)性，而銅卻顯著提高流動(dòng)性。（2）鉻、鎳、錳等元素提高鋼的凝固收縮，故它們提高了鋼的縮松和熱裂傾向。（3）含鉻量高，鑄件中容易造成夾雜缺陷。高鉻鋼，由于導(dǎo)熱性低，高溫強(qiáng)度低，因此熱裂傾向大。5.6抗磨鋼5.6.1高錳鋼的成分、熱處理和性能成分：碳含量0.9%～1.4％，含錳量11.0%～14.0％。組織：圖5-23為Fe-C-Mn三元合金相圖13％Mn的截面圖。含碳量與淬火狀態(tài)下的組織之間的關(guān)系如圖5-24所示。圖5-23Fe-C-Mn三元合金13%Mn的截面圖5-24鑄造高錳鋼的淬火組織圖5.6.2化學(xué)成分對(duì)高錳鋼性能的影響（1）含碳量、含錳量對(duì)鋼性能影響。見(jiàn)圖5-25、5-26。（2）含硅量，高錳鋼中硅的含量為0.3%～1.0%，硅提高奧氏體的硬度和強(qiáng)度，提高鋼的加工硬化能力，故可提高鋼的耐磨性（3）含磷量，磷對(duì)鋼韌性的影響見(jiàn)圖5-27。（4）含硫量，硫的有害作用較小。圖5-25工作778小時(shí)h后，鋼的磨損量與含碳量的關(guān)系

圖5-26含碳量對(duì)高錳鋼沖擊韌性的影響圖5-27磷對(duì)高錳鋼沖擊韌性的影響5.6.3改善高錳鋼性能的途徑（1）孕育和變質(zhì)處理；（2）時(shí)效強(qiáng)化；（3）合金化5.6.4高錳鋼的鑄造性能（1）流動(dòng)性好；（2）容易產(chǎn)生化學(xué)粘砂；（3）鑄造應(yīng)力大；（4）易熱裂工程材料及其成型性第六章鑄鐵第6章鑄鐵

鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用廣泛。按重量計(jì)算，在機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)中，鑄鐵件重量超過(guò)機(jī)械總重的50％。鑄鐵是含有Fe、C、Si、Mn等元素、結(jié)晶過(guò)程中有共晶轉(zhuǎn)變的鐵基合金。6.1鑄鐵的特點(diǎn)和分類6.1.1成分、組織和力學(xué)性能特點(diǎn)（1）成分：主要成分Fe、C、Si、Mn，還含有雜質(zhì)元素P、S等。（2）組織：由金屬基體和石墨組成。金屬基體：P、F、P+F；石墨：片狀、球狀等形態(tài)。（3）力學(xué)性能：石墨的強(qiáng)度很低，塑性接近于0，在鑄鐵中相當(dāng)于空洞，減少了承載面積，造成應(yīng)力集中，因此鑄鐵的力學(xué)性能比碳鋼低。6.1.2鑄鐵的分類1.按碳存在形式分類

（1）白口鑄鐵。碳以滲碳體形式存在，斷口銀白色。硬而脆。制造硬度高、耐磨的零件，應(yīng)用較少。

（2）灰口鑄鐵。碳主要以片狀石墨的形式存在，斷口灰色。有良好的鑄造性能、切削加工性能，應(yīng)用廣泛。

（3）麻口鑄鐵。碳既以滲碳體又以石墨形式存在，灰色斷口上有亮點(diǎn)。很少使用。

2.按石墨形態(tài)分類

片狀石墨灰口鑄鐵球狀石墨球墨鑄鐵蠕蟲(chóng)狀石墨蠕墨鑄鐵團(tuán)絮狀石墨可鍛鑄鐵6.2鑄鐵的結(jié)晶6.2.1鐵-碳雙重相圖1.亞穩(wěn)系相圖C與Fe能形成Fe3C，用Fe-Fe3C相圖研究白口鑄鐵組織。Fe3C是不穩(wěn)定相，長(zhǎng)期保溫可以分解為F和G，所以Fe-Fe3C稱為亞穩(wěn)相圖。2.穩(wěn)定系相圖C可以形成G，用Fe-G相圖研究灰口鑄鐵的組織，石墨是穩(wěn)定相，F(xiàn)e-G相圖稱為穩(wěn)定系相圖。3.雙重相圖為了進(jìn)行比較，將兩種狀態(tài)圖疊加在一起，稱為Fe-C雙重相圖，見(jiàn)6-2圖。1500℃線應(yīng)該為細(xì)實(shí)線，改過(guò)來(lái)；改為L(zhǎng)。有兩種線條處，虛線表示Fe-G相圖，實(shí)線表示Fe-Fe3C相圖；僅有一條線處，表示虛線與實(shí)線重疊了。圖6-2鐵-碳合金雙重狀態(tài)圖L－液相；A－奧氏體；C－滲碳體；G－石墨；F－鐵素體

6.2.2灰鑄鐵的一次結(jié)晶液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為一次結(jié)晶。

亞共晶成分鐵水冷卻到液相線溫度以下開(kāi)始結(jié)晶，生成奧氏體晶核。進(jìn)一步冷卻，晶核長(zhǎng)大，逐步長(zhǎng)成為奧氏體枝晶。鐵水冷卻到共晶溫度以下，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成（A+G）。見(jiàn)圖，形成亞共晶組織。共晶成分鐵水冷卻到到共晶溫度以下，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成（A+G）。見(jiàn)圖。過(guò)共晶成分鐵水冷卻到液相線溫度以下開(kāi)始結(jié)晶，生成初生石墨。冷卻到共晶溫度以下，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成（A+G）。見(jiàn)圖，形成過(guò)共晶組織。見(jiàn)圖。

6.2.3灰鑄鐵的二次結(jié)晶固態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為二次結(jié)晶。灰鑄鐵的二次結(jié)晶包括奧氏體中碳的脫溶和共析轉(zhuǎn)變兩個(gè)階段。1．奧氏體中碳的脫溶共晶轉(zhuǎn)變后，冷卻時(shí)奧氏體中碳的溶解度降低，多余的碳析出。析出的石墨稱