【文章內(nèi)容簡介】 維）通常表現(xiàn)為針狀（ needleshaped）。 ? 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心四方結(jié)構(gòu)（ BCT）。中、高碳鋼中加速冷卻通常能夠獲得這種組織。高的強度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一，馬氏體是非平衡組織。鋼淬火時之所以會強化和硬化，就是由于形成了馬氏體。 當奧氏體的冷卻速率大于臨界冷 卻速率時，便過冷到馬氏體轉(zhuǎn)變 溫度 Ms以下，就發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 而生成馬氏體。馬氏體與奧氏體 具有相同的化學(xué)組成，只是結(jié)構(gòu) 由面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心四方 晶格。 鐵碳合金的馬氏體在 100～ 700℃ 回火 1小時后 的硬度和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)變化 貝氏體（ B） ? 貝氏體組織原先是對鋼中過冷奧氏體在中溫范圍轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)產(chǎn)物而成的。 ? 貝恩（ Bain）和戴文博（ Davenport）在 1930年測得鋼中過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線并發(fā)現(xiàn)在中溫保溫會形成一種不同于珠光體或馬氏體的組織，后人就命名其為貝氏體。 ? 貝氏體的光學(xué)組織形貌與其形成溫度有關(guān)， 在較高溫度形成的呈羽毛狀；溫度低時則呈針狀，于是把前者稱為上貝氏體，后者稱為下貝氏體。 后來發(fā)現(xiàn)，除了鋼中貝氏體組織之外，一些有色合金中也會發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，形成類似的貝氏體組織。 珠光體（ P） ? 珠光體是奧氏體 (奧氏體是碳溶解在 γ－ Fe中的間隙固溶體 )發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。用符號 P表示，含碳量為 wc ＝ ％。在珠光體中鐵素體占 88%，滲碳體占 12%，由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體，所以鐵素體層片要比滲碳體厚得多。在球化退火條件下，珠光體中的滲碳休也可呈粒狀 ,這樣的珠光體稱為粒狀珠光體。 ? 珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間，強韌性較好。其抗拉強度為 750 ~900MPa， 180 ~280 HBS，伸長率為 20 ~25%，沖擊功為 24 ~32J。力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間，強度較高，硬度適中，塑性和韌性較好 ζb=770MPa， 180HBS， δ=20%~ 35%， AKU=24~32J)。 ? 經(jīng) 24%硝酸酒精溶液浸蝕后 ,在不同放大倍數(shù)的顯微鏡下可以觀察到不同特征的珠光體組織。當放大倍數(shù)較高時可以清晰地看到珠光體中平行排列分布的寬條鐵素體和窄條滲碳體；當放大倍數(shù)較低時 ,珠光體中的滲碳體只能看到一條黑線；而當放大倍數(shù)繼續(xù)降低或珠光體變細時，珠光體的層片狀結(jié)構(gòu)就不能分辨了，此時珠光體呈黑色的一團。 ? 圖為光學(xué)顯微鏡 200倍下薄壁鑄件基體。經(jīng) 3%硝酸酒精溶液浸蝕?？梢娏坠簿w，片狀石墨，珠光體及少量鐵素體。 珠光體區(qū)域形成示意圖 鐵碳 狀態(tài) 圖上 出現(xiàn) 的碳 化物 鐵碳合金狀態(tài)圖 FeFe3C相圖 ABCD為液相線； AHJECF為固相線； 相圖中有 5個單相區(qū)： 液相區(qū) L； δ相區(qū)； 奧式體區(qū) γ或 A；鐵 素體區(qū) α或 F；滲碳 體區(qū) Fe3C。 相圖中有 7個兩相區(qū)： L+δ、 L+A、 L+Fe3C、 δ+A、 F+A、 A+Fe3C、 α+Fe3C。 相圖中有 3條三相平衡 的水平線： HJB、 ECF、 PSK。 PSK— 共析線（ A1線） GS（ A3線） ES（ Acm線） 鐵～碳相圖 ? 根據(jù)鐵碳合金含碳量和室溫組織的不同 ， 可以將鐵碳合金分為三大類： ? 純鐵 ， 含碳量＜ %， 其顯微組織為鐵素體 。 ? 鋼 ， 含碳量在 ～ %之間 。 又可以分為三種： ? 亞共析鋼 ， 含碳量＜ %。 ? 共析鋼 ， 含碳量為 %。 ? 過共析鋼 ， 含碳量在 ～ %之間 。 ? 白口鐵 ， 含碳量在 ～ %之間 。 根據(jù)室溫時組織的不同 ， 白口鐵可以分為三種： ? 亞共晶白口鐵 ， 含碳量在 ～ %之間 。 ? 共晶白口鐵 ， 含碳量為 %。 ? 過共晶白口鐵，含碳量在 ～ %之間。 共析鋼的結(jié)晶過程示意圖 ? 以 45號鋼為例，其室溫時的平衡組織－－鐵素體＋珠光體； ? 溫度超過 A1時－－珠光體轉(zhuǎn)換為奧氏體，且隨著溫度的升高－－鐵素體逐漸溶入奧氏體； ? 溫度超過 A3時－－鐵素體逐漸溶入奧氏體，得到較細的奧氏體晶粒，碳在奧氏體中的質(zhì)量分數(shù)與鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)相同。 ? 共析鋼（ w(c)=%）加熱至 A1以上時－－單相奧氏體。 ? 過共析鋼（ w(c)%）加熱至 Acm以上時－－單相奧氏體，溫度在 Ac1～ Acm之間時－－滲碳體＋奧氏體。 ? 總結(jié)：所有含碳量不同的碳鋼在加熱溫度超過 GSE顯示都可獲得單相奧氏體組織，加熱使鋼的室溫組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的工序統(tǒng)稱為奧氏體化。 鋼的熱處理 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 ? 加熱組織為單相奧氏體的工件以較高的速度冷卻，奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變溫度低于 A A1，差值為過冷度。不同的過冷度，奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同。 ? 共析鋼：冷卻到 723－ 500℃ ，得到珠光體組織 ,過冷度不同，片層組織粗細不同，分別可得到珠光體、索氏體、托氏體。過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度越高，片層越粗，反之則相反。 ? 過冷 到 230－ 550℃ 長期保溫，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變貝氏體類組織。轉(zhuǎn)變溫度不同，貝氏體形態(tài)不同，550－ 350℃ 形成上貝氏體， 350－ 230℃ 形成下貝氏體，前者呈羽毛狀，后者呈黑色針狀。 ? 奧氏體化的工件放入水中快速冷卻，奧氏體將在更低的溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變，得到馬氏體。 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 ? 退火：將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（隨爐冷卻），以獲得接近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝－－完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火； ? 正火：鋼材或鋼件加熱到 Ac3(亞共析鋼 )和 Acm （過共析鋼）以上 30－ 50 ℃ ，保溫適當時間后，在空氣中均勻冷卻，得到珠光體類組織（一般為索氏體）的熱處理工藝； ? 正火 熱處理工藝 用途：（ 1）作為最終熱處理；（ 2）作為預(yù)先熱處理；（ 3）改善切削加工性能。 鋼的常規(guī)熱處理 ? 淬火：將鋼加熱至奧氏體化后，快速冷卻，是組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝； ? 回火：鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求的性能，將其加熱到 Ac1以下的某個溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝； ? 回火的分類： 低溫回火 －－ 150－ 200℃ 之間，目的是降低淬火應(yīng)力，提高工件韌度，保證淬火后的高硬度和高耐磨性 ； 中溫回火 －－ 350－ 500℃ 之間，目的是得到回火托氏體組織 ；高溫回火 －－ 500－ 650℃ 之間，目的是得到回火索氏體組織。 ? 第一階段： 200℃ 以下，馬氏體分解－－回火馬氏體； ? 第二階段： 200－ 300℃ ，殘余奧氏體分解－－回火馬氏體； ? 第三階段： 250－ 400℃ ，回火托氏體的形成； ? 第四階段： 400℃ 以上，回火索氏體的形成。 馬氏體中的碳以 ε碳化物的形式析出，過飽和度減少，正方度降低。 鐵素體和細粒狀滲碳體的混合組織 。 鐵素體和粒狀滲碳體的混合組織 。 鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變 ? 1 概論 ? 2 灰鑄鐵 ? 3 可鍛鑄鐵 ? 4 球墨鑄鐵 ? 5 蠕墨鑄鐵 ? 6 特殊性能鑄鐵 碳的質(zhì)量分數(shù)大于 %的鐵碳合金，通常含有較高的Si、 Mn、 S、 P等元素。 鑄 鐵 ? 在鐵碳合金中，碳可以間隙固溶于鐵或以化合態(tài)的滲碳體形式和游離態(tài)的石墨形式存在。 ? 滲碳體：復(fù)雜的斜方結(jié)構(gòu)； ? 石墨：簡單的六方晶格。 滲碳體為亞穩(wěn)態(tài)，在一定條件下能分解 為鐵和石墨，而石墨則是穩(wěn)定相。它可 以從鑄鐵溶液中析出也可以從奧氏體中 析出。 ? 石墨化就是在鑄鐵中碳原子形成石墨的過程。 ? 灰口鑄鐵、球墨鑄鐵 — 石墨從溶液中析出；可鍛鑄鐵 — 白口鑄鐵經(jīng)長時間高溫回火，由滲碳體分解得到 。 ? 石墨化過程： 第一階段：鑄鐵液體結(jié)晶出一次石墨（過共晶石墨），在 1154℃ 石墨與奧氏體同時從液相中析出（共晶石墨）； 第二階段： 1154738℃ ，奧氏體析出二次石墨； 第三階段： 738℃ ，石墨與鐵素體同時由奧氏體中析出共析石墨。 ? 按對石墨化的作用分