【文章內(nèi)容簡介】 能。 鐵碳合金中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %～ %的雜質(zhì)，稱之為工業(yè)純鐵。工業(yè)純鐵雖然塑性、導(dǎo)磁性良好，但強(qiáng)度較低，不適宜制作機(jī)械零件。為了提高純鐵的強(qiáng)度、硬度，常在純鐵中加入少量碳元素，可形成五種基本組織。 鐵碳合金的基本組織 鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體 ? ： 碳溶于 α F e形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號“ F”表示，為體心立方晶格，其晶格間隙直徑很小，溶碳能力極差，在 727℃ 時最大溶碳量為 wc=%。 ? ： 碳溶于 γ Fe形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號“ A”表示，存在于 727度以上的高溫范圍，為面心立方晶格，致密度高于體心立方晶格 α F e，但其晶格的直徑比 α F e大，所以溶碳能力較強(qiáng)，在 1148℃ 時溶碳量達(dá)到最大 wc=% ? ： 滲碳體是鐵與碳相互作用形成的金屬化合物，分子式為Fe3C,具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，滲碳體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 wc=%， 熔點為 1227℃ ， 硬度很高（ 800HBW），塑性和韌性幾乎為零，不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變， ? ： 珠光體是由鐵素體與滲碳體形成的機(jī)械混合物，它是奧氏體從高溫緩慢冷卻至 727℃ 時，恒溫下共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，用符號“ P”表示， 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 wc=%。 ? :萊氏體分為高溫萊氏體和低溫萊氏體，高溫萊氏體是由奧氏體和滲碳體所形成的機(jī)械混合物，用符號“ Ld”表示，低溫萊氏體是由珠光體和滲碳體所形成的機(jī)械混合物，用符號“ Ld39。”表示，低溫萊氏體是在滲碳體的基體上分布著顆料狀的珠光體，基力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性韌性極差。 鐵碳合金相圖 表 21 Fe—Fe3C相圖中的特性點 通常根據(jù)鐵碳合金含碳量和室溫組織的特點，由 Fe—Fe3C相圖中的 P點和 E點將鐵碳合金分為工業(yè)純鐵、鋼及白口鑄鐵三類。 工業(yè)純鐵 是指 P點以左的鐵碳合金（含碳量小于 %），室溫組織為鐵素體 +少量三次滲碳體。工業(yè)純鐵的性能特點是塑性韌性好，硬度和強(qiáng)度較低。 鋼 是指高溫固態(tài)組織為單相固溶體的一類鐵碳合金，相圖中 P點成分與 E點成分之間的鐵碳合金（含碳量 %～ %），具有良好的塑性，適于鍛造、軋制等壓力加工，根據(jù)室溫組織的不同又分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼三種。 白口鑄鐵 是指 E點成分以右（含碳量 %～ %）的鐵碳合金。白口鑄鐵有較低的熔點，流動性好，便于鑄造，脆性大。根據(jù)室溫組織的不同，白口鑄鐵又分為亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過共晶白口鑄鐵三類。 鐵碳合金分類 五 碳 素 鋼 碳素鋼 是含碳量在 %%鐵碳合金， 簡稱碳鋼，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所使用的鋼鐵材料中占據(jù)十分重要的地位。由于碳鋼具有冶煉、加工容易、價格低廉、工藝性能良好，力學(xué)性能能夠滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的使用要求，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用量最大的金屬材料。在汽車工業(yè)中，鋼鐵材料的用量占汽車用材總量的 70%左右。 常用的碳素鋼，含碳量小于 %。實際上，碳素鋼除含有 Fe和 C兩種元素外，同時含有少量的硫、磷、硅、錳等雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)通常是由煉鋼原材料帶入或者由于冶煉工藝需要而有意加入的一些物質(zhì)，它們的存在對鋼鐵的性能影響較大，尤其是硫、磷的含量應(yīng)該嚴(yán)格控制在要求的范圍內(nèi)。 碳素鋼的組成元素 幾種常用碳鋼的分類方法有： 按照碳鋼中的含碳量 分為低碳鋼（含碳量 WC低于 %）、中碳鋼（含碳量 WC %～%）和高碳鋼（含碳量 WC高于 %）。 按照鋼的用途 分為碳素結(jié)構(gòu)鋼（主要用于制造橋梁、船舶、建筑物等各類工程構(gòu)件，及齒輪、螺釘、螺母、連桿等各種機(jī)器零件，一般屬于低碳鋼和中碳鋼）和碳素工具鋼（主要用于制造各種刃具、量具和模具等，一般屬于高碳鋼）。 按照鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量 分為普通碳素鋼（硫的含量 Ws低于 %，磷的含量 WP低于%）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（硫的含量 Ws低于 %，磷的含量 WP低于%）和高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼（硫的含量 Ws低于 %，磷的含量 WP低于 %）三類。 碳素鋼的分類 1．碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼的平均含碳量在 %～ %范圍內(nèi)，其中含有的有害元素和非金屬夾雜物較多，但性能上能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通零件的要求，因而工程上應(yīng)用較廣。 碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，優(yōu)良的工藝性能（焊接性、冷變形成形性），通常以型材（圓鋼、方鋼、工字鋼、鋼筋等）、板材、管材等形式用于橋梁建筑等工程構(gòu)件及機(jī)械零件。在汽車零部件中，可用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的有螺釘、螺母圈、法蘭軸、制動器底板、車廂板件、發(fā)電機(jī)支架、拉桿、銷、鍵等。 碳素鋼的牌號性能及用途 .碳素結(jié)構(gòu)鋼 的牌號由屈服點字母 (Q)、屈服數(shù)值、質(zhì)量等級符號（ A 、 B 、 C 、D ）、脫氧方法符號 (F b Z TZ) 等四部分組成，質(zhì)量等級中 A級質(zhì)量最低， D級質(zhì)量最高。脫氧方法符號“ F”、“ b”、“ Z”、“ TZ”分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。牌號中“ Z”、“ TZ”可省略。 例： 235MPa的 A級碳素鋼，脫氧不完全屬于沸騰鋼。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 的牌號由兩個數(shù)字表示構(gòu)成，數(shù)字表示鋼的含碳量，并且以碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之一為單位，例如 45鋼，表示 Wc＝ %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。若鋼中含錳量較高，但不是特意加入的，則在兩個數(shù)后加 Mn, 如 :65Mn鋼，是指 Wc＝ %且含錳較高的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，若為沸騰鋼，則在表示牌號的兩個數(shù)字后加 F,如 08F表示屬于沸騰鋼的 Wc＝ %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 Wc＝ %%,室溫組織為不同量的先析鐵素體與珠光體均勻分部 ,低碳素的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,室溫組織中的鐵素體的相對量多 ,塑性、韌性優(yōu)良，適于制造薄板、鋼帶、冷沖壓件等，中碳的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，室溫組織鐵素體和珠光體相對量相當(dāng)，綜合力學(xué)性能好，適于制造齒輪、連桿等受力復(fù)雜的機(jī)器零件，中高碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，室溫組織中的珠光體相對量較多，其強(qiáng)度、硬度高，適于制造彈簧一類的機(jī)器零件，較高含錳量的碳素結(jié)構(gòu)鋼，受錳元素的有益影響，適于制造截面稍大或要求強(qiáng)度稍高的機(jī)器零件。常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉列見下表。 碳素工具鋼 幾種常用碳素工具鋼性能及用途 碳素工具鋼 牌號以“碳”字漢語拼音字母首“ T”與其后一組數(shù)字組成，數(shù)字表示鋼的碳含量，并且以鋼的千分之一為單位，例如 T9鋼表示 : Wc＝ %碳素工具鋼，碳素具鋼屬于優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號應(yīng)在末尾處寫“ A”。例如： T8A鋼表示 Wc＝ %的高級優(yōu)質(zhì)鋼。 鑄造碳素鋼 幾種常用鑄鋼的性能和用途 鑄造碳鋼 形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件常常需要鑄造成形，選用鑄造碳鋼材料。鑄造碳鋼的牌號以“鑄鋼”二字漢語拼音字母首“ ZG”與其后兩組數(shù)字構(gòu)成。第一組數(shù)字表示百度為 100mm以下鑄件的室溫屈服點，第二組數(shù)字表示該鑄件的抗拉強(qiáng)度。 例如， ZG200400鋼，表示 ＝ 200MPa, =400MPa. 鑄造碳素鋼 幾種常用鑄鋼的性能和用途 鑄造碳鋼 形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件常常需要鑄造成形，選用鑄造碳鋼材料。鑄造碳鋼的牌號以“鑄鋼”二字漢語拼音字母首“ ZG”與其后兩組數(shù)字構(gòu)成。第一組數(shù)字表示百度為 100mm以下鑄件的室溫屈服點，第二組數(shù)字表示該鑄件的抗拉強(qiáng)度。 例如， ZG200400鋼，表示 ＝ 200MPa, =400MPa. 鑄造碳素鋼 幾種常用鑄鋼的性能和用途 鑄造碳鋼 形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件常常需要鑄造成形，選用鑄造碳鋼材料。鑄造碳鋼的牌號以“鑄鋼”二字漢語拼音字母首“ ZG”與其后兩組數(shù)字構(gòu)成。第一組數(shù)字表示百度為 100mm以下鑄件的室溫屈服點，第二組數(shù)字表示該鑄件的抗拉強(qiáng)度。 例如， ZG200400鋼，表示 σ s ＝ 200MPa,σ b =400MPa，鑄造碳鋼 . 六 鋼的熱處理 鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以消除毛坯 （鑄件、鍛件等）的缺陷，改善鋼的加工工藝性能。 預(yù)備熱處理 （又稱中間熱處理）是零件加工過程中的一道工序，目的為后續(xù)的機(jī)械加工或進(jìn)一步的熱處理做準(zhǔn)備。 最終熱處理 是工件經(jīng)切削加工等成形工藝而得到最終的形狀和尺寸后，再進(jìn)行的賦予工件所需使用性能的熱處理。 根據(jù) 加熱和冷卻方式的不同和組織性能的變化特點 不同，分為： 普通熱處理 （退火、正火、淬火、回火等）； 表面熱處理 （表面淬火和滲碳、滲氮、滲硼等的化學(xué)熱處理）； 特殊熱處理 （形變熱處理和磁場熱處理）。 根據(jù)在零件生產(chǎn)工藝流程中的位置和作用，分 預(yù)備熱處理 最終熱處理 由加熱、保溫和冷卻三個階段組成。因此，要了解各種熱處理方法對鋼的組織和性能的影響，必須研究鋼在加熱、保溫和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。 熱處理的工藝過程 加 熱 過 程保 溫 過 程 冷 卻 過 程O溫度臨 界 溫 度 臨 界 點 時 間鋼的加熱和冷卻時各臨界點的實際位置 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 加熱是各種熱處理必不可少的第一道工序。加熱的目的是使鋼部分或完全處于奧氏體狀態(tài)。通常將這種加熱轉(zhuǎn)變過程稱為鋼的