2.2工業純鐵與低碳變形鋼

工業純鐵是鋼的一種，其化學成分主要是鐵，含量為99.50%~99.90%（質量分數），碳含量在0.04%（質量分數）以下。在平衡冷卻條件下，Fe₃C_Ⅲ常沿鐵素體晶界呈片狀析出，其組織如圖2-4~圖2-7所示。低碳變形鋼根據變形方法不同可分為冷沖壓鋼和熱軋鋼。冷沖壓鋼用于沖制形狀復雜、受力不大、表面質量要求高的零件，是深沖冷軋薄板用鋼，主要牌號有08鋼、08F鋼、10鋼等。拖拉機油箱、汽車殼體，生活中的搪瓷制品等，常用08F鋼制造，其組織為鐵素體，基體上分布有少量顆粒狀滲碳體，這種滲碳體是鐵素體在冷卻過程中析出的，故稱為三次滲碳體，組織如圖2-8~圖2-10所示，當三次滲碳體呈方向性長鏈狀或沿鐵素體晶界呈網絡狀分布時，將會導致板材在冷變形加工時發生開裂事故。圖2-11所示為05鋼退火后組織，圖2-12和圖2-13所示為10鋼的退火組織，均為鐵素體加少量珠光體。有些超低碳的鋼板可用來制作冷沖搪瓷器皿的毛坯、易拉罐和錢幣。用于鍋爐、船舶、橋架、高壓容器等構件時，常采用熱軋鋼，如20鋼、Q345鋼、15MnV鋼等。這些低碳鋼板熱軋緩慢冷卻后常出現鐵素體和珠光體相間的帶狀組織，它使鋼板的組織呈現方向性，沖壓時呈帶狀組織偏析分布的片狀珠光體比鐵素體難發生塑性變形而導致開裂，20鋼經軋制后的組織如圖2-14~圖2-18所示，這種組織在消除帶狀組織后能明顯地去除材料的各向異性。反之，圖2-19、圖2-20所示的帶狀組織中還有較多的硫化物夾雜，則即使消除了帶狀組織，對鋼材橫向性能改善也不大。帶狀組織可用正火或高溫擴散退火方法消除。如果用高溫擴散退火，則隨后還需要及時正火。

圖2-4a　200×

圖2-4b　400×

圖號：2-4 材料：純鐵

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%^[1]硝酸酒精溶液+熱氧化

組織說明：鐵素體。經氧化著色后不同位向的鐵素體晶粒呈現不同的顏色。

圖2-5a　100×

圖2-5b　500×

圖號：2-5 材料：工業純鐵

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液+DIC（微差干涉）照明

組織說明：鐵素體。

圖2-6a　500×

圖2-6b　500×

圖號：2-6 材料：工業純鐵

處理工藝：退火 浸蝕方法：焦亞硫酸鈉水溶液+DIC

組織說明：鐵素體。化學染色后，不同位向的鐵素體晶粒呈現不同的顏色。

圖2-7a　500×

圖2-7b　500×

圖號：2-7 材料：工業純鐵

處理工藝：退火 浸蝕方法：焦亞硫酸鈉水溶液+DIC

組織說明：基體為鐵素體，在晶界處存在少量三次滲碳體。化學染色后，不同位向的鐵素體晶粒呈現不同的顏色。

圖2-8a　500×

圖2-8b　800×

圖號：2-8 材料：08鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：基體為鐵素體+球狀滲碳體。

圖2-9a　500×

圖2-9b　500×

圖號：2-9 材料：08鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：基體為鐵素體，在晶界處有三次滲碳體及少量片狀珠光體。

圖2-10a　500×

圖2-10b　800×

圖號：2-10 材料：08鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：基體為鐵素體，在晶界處有三次滲碳體及少量片狀珠光體。

圖2-11a　100×

圖2-11b　100×

圖號：2-11 材料：05鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：基體為鐵素體（黃色）+少量珠光體（黑色）。少量鐵素體呈輕微魏氏形態。

圖2-12a　100×

圖2-12b　100×

圖號：2-12 材料：10鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：基體為等軸鐵素體（黃色）+少量珠光體。

圖2-13a　100×

圖2-13b　400×

圖號：2-13 材料：10鋼

處理工藝：退火 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體。

圖2-14a　100×

圖2-14b　100×

圖號：2-14 材料：20鋼

處理工藝：熱軋 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體（其他色）。部分呈帶狀分布。

圖2-15a　100×

圖2-15b　100×

圖號：2-15 材料：20鋼

處理工藝：熱軋 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：珠光體與鐵素體（黃色）沿軋延變形方向交替呈帶狀分布。珠光體的量較低。

圖2-16a　100×

圖2-16b　100×

圖號：2-16 材料：20鋼

處理工藝：軋制 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體。部分珠光體與鐵素體沿軋延變形方向交替呈帶狀分布。

圖2-17a　100×

圖2-17b　100×

圖號：2-17 材料：20鋼

處理工藝：軋制 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體（其他色）。部分珠光體與鐵素體沿軋延變形方向交替呈帶狀分布。

圖2-18a　100×

圖2-18b　100×

圖號：2-18 材料：20鋼

處理工藝：軋制 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體。珠光體與鐵素體沿軋延變形方向交替呈明顯帶狀分布。

圖2-19a　500×

圖2-19b　500×

圖號：2-19 材料：20鋼

處理工藝：軋制 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體（綠色）。珠光體與鐵素體沿軋延變形方向交替呈明顯帶狀分布。有較多條狀硫化物夾雜。

圖2-20a　500×

圖2-20b　500×

圖號：2-20 材料：20鋼

處理工藝：軋制 浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液

組織說明：鐵素體（黃色）+珠光體（其他色）。珠光體與鐵素體沿軋延變形方向交替呈明顯帶狀分布。有較多條狀硫化物（深灰色）夾雜。