第2章 結構鋼彩色金相圖

2.1概述

圖2-1 鐵碳合金雙重相圖

鋼鐵材料是現代工業中應用最廣泛的金屬材料，其基本組成是鐵、碳元素，故稱為鐵碳合金。圖2-1所示鐵碳合金相圖是一個較復雜的二元合金相圖，它全面概括了鋼鐵材料的組織結構、成分和溫度之間的關系，對研究鋼鐵材料、制訂熱加工工藝等有著重要的作用。鐵碳合金根據碳的質量分數及組織特征可分為工業純鐵（w(C)＜0.0218%）、鋼（亞共析鋼0.0218%＜w(C)＜0.77%、共析鋼w(C)=0.77%、過共析鋼0.77%＜w(C)＜2.11%）和鑄鐵（2.11%＜w(C)＜4.3%）。碳素鋼由于冶煉方便及價格低廉，故在各種機械上得到了廣泛的應用，但是隨著工業生產的不斷發展，各種機械零件也隨之提出更高的要求，碳素結構鋼的性能不能滿足需求，這就要求在低碳結構鋼的基礎上加入少量合金元素，以提高鋼的淬透性及力學性能來滿足各種結構零件高強度、高韌性的要求。根據合金的含量又分為碳素鋼和合金鋼，按用途和性能又分為結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼等。用于制造重要工程結構和機器零件的合金結構鋼是合金鋼中用途最廣、用量最大的一類鋼，主要包括低合金高強度鋼、合金調質鋼、合金滲碳鋼、彈簧鋼和滾動軸承鋼。

熱處理是將金屬材料在一定介質中加熱、保溫和冷卻，以改變材料組織，從而獲得所需性能的工藝方法。在機械工業中，絕大部分重要機件都必須經過熱處理。金屬材料經加熱和保溫后，用等溫冷卻和連續冷卻兩種方式冷卻。圖2-2所示為共析鋼過冷奧氏體的等溫冷卻曲線，即C曲線。共析鋼的過冷奧氏體連續轉變圖如圖2-3所示。鋼的熱處理工藝種類很多。根據加熱、冷卻方式及獲得的組織、性能不同，可分為普通熱處理、化學熱處理、表面熱處理等。普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火。按照熱處理在整個生產工藝過程中所處位置和作用不同又可分為預備熱處理和最終熱處理。

圖2-2 共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線（C曲線）

圖2-3 共析鋼過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線