【正文】 從鋼液中生成 奧氏體晶核，并不斷長大；當(dāng)溫度下降到 AE線時，鋼液全部凝固為奧氏體；當(dāng)溫度下降到 GS（ Ar3）線時，從奧氏體中開始時析出鐵素體晶核，并隨溫度的下降，晶核不斷長大；當(dāng)溫度下降到 PSK（ Ar1）線時，剩余未經(jīng)轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w；從 Ar1 下降到室溫，其組織為鐵素體珠光體，不再變化。 現(xiàn)以含碳 0。 67%之間的合金為過共晶生鐵，組織為菜氏體 +滲碳體。 3%之間的合金為亞共晶生鐵，組織為菜氏體 +珠光體 +滲碳體；含碳量在 4。 3%。Ｓ點左邊的鋼為亞共析鋼，組織為鐵素體 +珠光體；Ｓ點右邊的鋼為 中國最大的管理資源中心 第 4 頁 共 34 頁 過共析鋼，其組織為滲碳體 +珠光體。８％。 Ｅ點是碳在奧氏體中最大溶解度點，也是區(qū)分鋼與生鐵的分界點，其溫度為１１４７Ｃ，含碳量為２．０６％。 ＧＳ線稱為Ａ３線，加熱時用ＡＣ３表示，冷卻時用Ａｒ３表示。 ＰＳＫ水平線，７２３Ｃ，為共析反應(yīng)線，表示甩有含碳量的鐵碳合金在緩慢冷卻時，奧氏體轉(zhuǎn)變珠光體的溫度。 ＥＣＦ水平線，１１４７Ｃ，為共晶反應(yīng)線。 ＡＥ線表示感謝液體合金冷卻時全部凝固為奧氏體的溫度。在ＡＥＦ線以下的合金呈固態(tài)。Ｃ點合金的凝固點最低，為１１４７Ｃ當(dāng)含苞欲放碳量大于４．３％以后，隨含量的增加，凝固點增高。 圖中 ＡＣＤ線為液相線，在ＡＣＤ線以上的合金呈液態(tài)。為了全面了解鐵碳合金在不同含碳量和不同溫度下所處的狀態(tài)及所具有的組織結(jié)構(gòu)，可用Ｆｅ－Ｃ平衡狀態(tài)圖來表示這種關(guān)系，見圖 圖上縱座標(biāo)表示溫度，橫座標(biāo)表示鐵碳合金中碳的百分含量。 第四節(jié) 鐵碳平衡狀態(tài)圖 鋼和生鐵都是鐵碳合金。在電廠常用的低碳、低合金鋼中，極易出 現(xiàn)一種稱為“粒狀貝氏體”的組織，它是鐵素體與富碳奧氏體島狀組織的聚合結(jié)構(gòu)，在焊接接頭中經(jīng)常出現(xiàn)。在較高溫度下形成 的，顯微組織呈羽毛狀，叫上貝氏體（ B 上）；在較低溫度下形成的，為下貝氏體（Ｂ下），它易和馬氏體混淆，區(qū)別在于下貝氏體比馬氏體易受腐蝕，因而色黑。當(dāng)奧氏體過冷至低于珠光體轉(zhuǎn)變溫度和高于馬氏體形成溫度，并在這一溫度范圍內(nèi)進行等溫冷卻時，便分解成鐵素昧平生體與滲碳體的聚合組織。它的金相組織形態(tài)有兩種。鐵中的固溶體 .在一般鋼材中 ,只有高溫時存在 . （ 4） 馬氏體 (M) 馬氏體是碳在 a鐵中的過飽和固溶體 .一般可分為低碳馬氏體和高碳馬氏體 . （ 5） 珠光體 (P) 珠光體是鐵素體和滲碳體的機械我混合物含碳量為 %左右 ,它的金相形態(tài)有兩種 , （ 6） 索氏體 (S)索氏體又稱細珠光體 ,有很好的韌性 .它的金相組織形態(tài)有兩種 ,當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變冷卻速度較快 ,比形成珠光體較低的溫度下得到鐵素體和滲碳體薄片狀的組織 ,即為淬火索氏體 :；當(dāng)高溫回火時，由碳化物聚集而成，在 1000 倍顯 微鏡下能分辨出其顆粒狀組織，稱為回火索氏體。 二、 鋼中常見的顯微組織 （ 1） 鐵素體（ F） 鐵素體是少量的碳和其它合金元素固溶于 a鐵中的固溶體。 ] （ 2） 化合物 兩種元素的原子按一定比例相結(jié)合，具有新的晶體結(jié)構(gòu)，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的通?；衔锞哂休^高的硬度，低的塑性，脆性也較大。 第三節(jié) 鋼中常見的組織 一、 合金組織 兩種或兩種以上的元素（其中至少一種是金屬元素），熔合在一起，叫做合金。在鋼中并能除去硫、磷等有害的作用，大大改善鋼的沖擊韌性。不過含硼的鋼可焊性大多較差，焊接時易出現(xiàn)裂紋。 硼（ B）：硼可以提高鋼的熱強性，硼在低合金鋼中的用量不大于 %,超過此限度會損害鋼材的加工性能。鎳還能提高奧氏體鋼的高溫強度和持有異議久強度，提高鋼的塑性。錳會增大鋼對淬火、過熱的敏感性。錳在鋼中小于 2%時，對于低合金鋼，可提高鋼的強度和韌性，對于中合金鋼和高合金鋼，隨著強度的增加，其塑性和韌性要降低。焊接時硅易形成高熔點夾雜物殘留在焊縫中。 硅（ Si）：硅是強脫氧劑，其含量超過 2%時 ，才使鋼的塑性和韌性降低。鋁和氮能形成穩(wěn)定的氮化物，可使某些鋼獲得良好的耐熱性。 鋁（ Al）：鋁是非常強的脫氧劑，能使大多數(shù)金屬氧化物還原。它們也能提高鋼的再結(jié)晶溫度，對提高鋼的高溫機械性能有良好作用。 鈦（ Ti）和鈮（ Nb）：它們都是強烈地形成碳化物的元素，所形成的碳化物，比碳化釩還穩(wěn)定。改善鋼的機械性能，是一個有益元素，但價格較貴。又是強碳化物形成元素，僅次于鈦，形成的碳化物，在 650C 以下都是穩(wěn)定的。它在合金鋼中常用含量為 %左右。 鉬（ Mo）：鉬是形成鐵素體元素，它可以提高鋼的再結(jié)晶溫度，提高低合金鋼耐熱鋼的熱強性。鉻能阻止鋼中的石墨化過程，并降低碳化物的球化速度。當(dāng)含鉻量大于 12%時，能顯著提高鋼的電極電位，使鋼材具有良好的耐腐蝕性。 鉻（ Cr）鉻可以提高鋼的耐腐蝕性和抗氧化性。碳對鋼的塑 性、耐腐蝕性、抗氧化性均有不良的影響，特別對鋼的可焊性影響很大，隨著含碳量的增加，鋼的可焊性下降，所以耐熱鋼管中含碳量一般限制在 %以下。常與合金元素形成碳化物，在室溫右較低的溫度下，能起強化作用。合金元素在鋼中都不得起一定的作用。 三、 工藝性能 鋼的工藝性能包括：可切削性、可鑄性、可鍛性和可焊性等。這種鋼材這所以不受氧化，并非它們懷氧絕對質(zhì)不發(fā)生作用，恰恰相反，它們在高溫下同樣迅速受到氧化，只是在它們表面形成一層薄薄的氧化膜，非常致密，而且穩(wěn)定，從而 防止了氧繼續(xù)向鋼材內(nèi)部擴散和鋼的繼續(xù)氧化。鋼材抵抗各種介質(zhì)（大氣、水蒸氣、酸、堿、鹽等）侵蝕的能力，稱為鋼材的耐腐蝕性。鋼加熱時，由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的臨界點為 A，由鐵互體全部 溶入奧氏體的臨界點為 A1，由奧氏體析出鐵素體的臨界點為 A3：冷卻能不能低溫時，奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的臨界點為 Mso 二、 化學(xué)性能 鋼的化學(xué)性能是指鋼材的化學(xué)穩(wěn)定性，即耐腐蝕性和抗氧化性等。 C。工業(yè)上用的導(dǎo)熱系數(shù)是以厚 1 厘米的鋼材，兩面溫差 1C，在 1秒鐘內(nèi)，每平方厘米面積上由一面向另一面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量來表示，單位為卜 /厘米。 C。受熱膨脹的程度，常用線膨脹系數(shù)來表示。鋼材開始熔化的溫度叫做熔點。對于不同的鋼材，其比重也稍有不同。 第一節(jié) 鋼的性能 鋼在焊接過程中，要涉及到鋼的一些基本性能，如物理性能、化學(xué)性能、機械性能和工藝性能等，下面分別作一介紹。 中國最大的管理資源中心 第 1 頁 共 34 頁 焊工培訓(xùn)教材 第一章 鋼的基本知識 焊接的主要對象是鋼材。掌握一定的鋼材知識，可以為正確選用焊接材料和焊接工藝提供理論上的指導(dǎo)，并且運用這些知識，可以了解、分析焊接過程中的某些規(guī)律，以便更好地從事焊接工作。 一、 理性能 （ 1） 比重（ γ）單位體積中鋼的重量，叫做鋼的比重，單位為克 /厘米立方。 （ 2） 可熔性 鋼材在常溫時是固體，當(dāng)其溫度升高到一定程度，就能熔化成液體，這種性質(zhì)叫做 可熔性。 （ 3） 線膨脹系數(shù)（ a） 鋼材加熱時膨脹的能力，叫做熱膨脹性。鋼材溫度上升 1C時，伸長的長度懷原來長度的比值，叫做該鋼材的線膨脹系數(shù)，單位為毫米 /毫米。 （ 4） 導(dǎo)熱系數(shù)（ λ）鋼材的導(dǎo)熱能力用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。秒。 （ 5） 相變臨界點 發(fā)生相變時的臨界溫度稱為臨界點。 鋼材在介質(zhì)的侵蝕作用下被破壞的現(xiàn)象，稱為腐蝕。 有些鋼材在高溫下不被氧化而能穩(wěn)定的工作。這層氧化膜實際上起著防護作用，使鋼材具有抗氧化性。 第二節(jié) 鋼中除鐵和碳以及常存雜質(zhì)錳、硅、硫、磷以外，特意加入一些其它元素（包括錳、硅）的鋼稱為合金鋼，這種特意加入的元素稱為合金鋼元素。 碳（ C）碳在低合金鋼中。但在高溫下，這些碳化物容易分解，碳還會聚集、長大，對蠕變抗力和持久強度會起不良的影響。根據(jù)用途的不同，也有含碳量較高的鋼種。因鉻能在鋼材表面形成一層附著性很強的 中國最大的管理資源中心 第 2 頁 共 34 頁 致密氧化膜，使鋼材的氧化速度顯著減慢，提高了鋼的抗氧化性。鉻含量在 2%以下，能顯著提高鋼的再結(jié)晶溫度，提高鋼的熱強性。含鉻的鋼 具有回火脆性，同時因鉻能提高鋼的淬透性，焊接時易產(chǎn)生裂縫，所以含鉻量高的鋼可焊性變差。但鉬有促進石墨化的傾向。 釩（ V）：釩是良好的脫氧劑，能除去鋼中的氧。釩還能提高鋼的淬透性。 鎢（ W）：鎢的熔點高達 3380C，所以它能大大提高鋼的再結(jié)晶溫度，從而提高鋼材的熱強性 。由于鈦和鈮與碳的親合力較大，常用來作穩(wěn)定劑，防止鉻鎳奧氏體鋼在高溫下或焊接后產(chǎn)生的晶間腐蝕。還能顯著改善鋼的可焊性。少量的鋁可以細化晶粒，提高鋼的抗氧化能力。但鋁會促進石墨化，在鋼中易形成夾雜物存在。硅可以提高鋼在高溫下的抗氧化性。 錳（ Mn）：錳是一種良好的脫氧劑，又是一種很好的脫硫劑，焊接時經(jīng)常利用它來進行脫氧和脫硫。增高含錳量，可以提高鋼的耐磨性。 鎳（ Ni）：鎳主要用來形成和穩(wěn)定奧氏體組織，提高鋼的耐腐蝕性。但鎳促進石墨化。硼是一個強的脫氧劑，可促使晶粒細化。 稀土（ Re）：稀土元素能強化晶界，提高鋼的蠕變抗力和持久強度。稀土元素能細化晶粒，減少枝晶偏析，減少鋼的回火脆性傾向。 （ 1） 固溶體 固溶體是一種物質(zhì)均勻地溶解在 另一種物質(zhì)內(nèi)，形成單相晶體結(jié)構(gòu)。 （ 3） 機械混合物 固溶體和化合物均為單相的合金，若合金是由兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)彼此機械混合組成，稱為機械混合物。 A鐵為體心立方晶格， （ 2） 滲碳體（ Fe3C）滲碳體是鐵與碳的化合物，由 %鐵和 %碳化合而成 . 中國最大的管理資源中心 第 3 頁 共 34 頁 布氏硬度為 745800,小 于 210C 有磁性 ,硬而脆 . （ 3） 奧氏體 (A)奧氏體是碳和其它合金元素在 255。 （ 7） 屈氏體（ T）屈氏體又稱極細珠光體。 （ 8） 貝氏體（ B）貝氏體又叫貝茵體。稱為貝氏體。此種組織的硬度比馬氏體低，韌性則較高。貝氏體經(jīng)硝酸酒精浸蝕后，在顯微鏡下呈深黑色。含碳量低于２％的鐵碳合金稱為鋼，超過２％的稱為生鐵。例如，在橫座標(biāo)左端，含碳量為零，即為純鐵；在右端，含碳量為６６７％，全部為滲碳體（Ｆｅ３Ｃ）。這條線說明純鐵在１５３５Ｃ凝固，隨碳含量的增加，合金凝固點降低。 ＡＥＦ線為固相線。在液相線和固相線之間的區(qū)域為兩相（液相和固相）共存。 ＧＳ線表示含碳量低于０．８％的鋼在緩慢冷卻時由奧氏體開始析出鐵素體的溫度。液體合金緩慢冷卻至該溫度時，發(fā)生共晶反 應(yīng)，生成菜氏體組織。為了使用方便，ＰＳＫ線又稱為Ａ１線，加熱時用Ａｃ１表示，冷卻時用Ａｒ１表示。 ＥＳ線為Ａｃｍ線，加熱時用Ａｃｃｍ表示，冷卻時用Ａｒｃｍ表示。 Ｓ點為共析點，溫度為７２３Ｃ，含碳量為０。Ｓ點成分的鋼是共析鋼，其組織全部為珠光體 。 C 點為共晶點，溫度為 1447C 含苞欲放碳量為 4。 C 點成分的合金鋼為共晶生鐵，組織為菜氏體，含碳量在 2— 4。 3— 6。 菜氏體組織在常溫下是珠光體 +滲碳體的機械混合物其性硬而脆。 3%的鋼為例，說明從液態(tài)冷卻到室溫過程中的組織變化。 第五節(jié) 鋼的熱處理 將金屬加熱到一定溫度。這個過程稱為熱處理。 要焊接中碳鋼和某些合金鋼時，近縫區(qū)可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過程中要設(shè)法防止的?；鼗饻囟仍?A1 以下。低溫回火后得到回火馬氏體組織，提高了鋼的彈性極限，同時也有較好的韌性。 3． 調(diào)質(zhì) 某些合金鋼在淬火后隨即進行高溫回火，這一連熱處理操作稱為調(diào)質(zhì)。 4． 正火 將鋼加熱到 Ac3 或 Accm 以上 3035C，保溫后，在空氣中冷卻，稱為正火。各項機械性能均較好，可以細化晶粒，常用來作為最終熱處理。 5． 退火 將鋼加熱到 Ac3 或 Ac1 以上 3035C，保溫一段時間后，緩慢而均勻地冷卻，稱為退 火。 6． 去應(yīng)力退火 消除應(yīng)力退火屬于低