1、第五章第五章 铁碳合金铁碳合金第一节第一节 铁碳合金基本组元、组织及铁碳合金基本组元、组织及 其性能其性能第二节第二节 铁碳相图分析铁碳相图分析第三节第三节 碳钢及合金钢概述碳钢及合金钢概述1第一节第一节 铁碳合金基本组元、组织及其性能铁碳合金基本组元、组织及其性能一、铁碳合金基本组元一、铁碳合金基本组元二、铁碳相图分析（认识相图结构，点线区，二、铁碳相图分析（认识相图结构，点线区， 三种反应）三种反应）三、基本组织及其性能（组织名称、特点、三、基本组织及其性能（组织名称、特点、 性能）性能）2 钢铁钢铁是铁基合金（黑色金属）的总称。铁和碳是铁基合金（黑色金属）的总称。铁和碳是钢铁材料两个最基
2、本的是钢铁材料两个最基本的组元组元。碳的质量分数。碳的质量分数0.0218%0.0218%WcWc2.11%2.11%称为称为钢钢，2.11%2.11%WcWc 6.69% 6.69%称称为为铁或铸铁铁或铸铁。不特意加入合金元素的钢称为。不特意加入合金元素的钢称为碳素钢碳素钢（简称碳钢），而特意加入一种或数种一定量合金（简称碳钢），而特意加入一种或数种一定量合金元素的钢称为元素的钢称为合金钢合金钢。钢铁材料是目前乃至今后很长一段时间内人类社会钢铁材料是目前乃至今后很长一段时间内人类社会中最为重要的金属材料。为了熟悉并合理利用钢铁中最为重要的金属材料。为了熟悉并合理利用钢铁材料，应了解铁与碳的相
3、互作用，认识铁碳合金的材料，应了解铁与碳的相互作用，认识铁碳合金的本质及其成分、组织结构与性能之间的关系。本质及其成分、组织结构与性能之间的关系。3Fe2CFeCFe3C6.69%C所研究的所研究的Fe-FeFe-Fe3 3C C相图的位置相图的位置FeCC%T FeFe 铁是过渡族元素，铁是过渡族元素，熔点为熔点为15381538，密度是，密度是7.87g/cm7.87g/cm3 3。 FeFe3 3C C 是一种具有复杂是一种具有复杂结构的间隙化合物，通常结构的间隙化合物，通常称渗碳体。含碳量称渗碳体。含碳量6.69%6.69%，硬度很高，强度低，塑性硬度很高，强度低，塑性韧性很差。理论熔
4、化温度韧性很差。理论熔化温度12271227。是介稳定化合物，。是介稳定化合物，条件适当时，会分解成单条件适当时，会分解成单质状态的石墨质状态的石墨C C 。 碳质量分数超过碳质量分数超过6.69%的铁碳合金的铁碳合金脆性很大，没有使脆性很大，没有使用价值用价值,所以有使用所以有使用意义并被深入研究意义并被深入研究的只有的只有Fe-Fe3C这一这一部分。部分。一、铁碳合金基本组元一、铁碳合金基本组元4固态铁随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格固态铁随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为的现象，称为同素异构转变同素异构转变。该特性是钢铁材料通过。该特性是钢铁材料通过热处理获得多
5、种组织结构与性能的理论依据。热处理获得多种组织结构与性能的理论依据。FeFeFe1394912bccfccbcc固态铁的特性固态铁的特性同素异构转变同素异构转变 5二、铁碳相图分析（二、铁碳相图分析（相图结构，点线区，三种反应相图结构，点线区，三种反应）以以相相组成物表示的组成物表示的Fe-Fe3C相图相图1 1、铁碳相图中主要的、铁碳相图中主要的点、线、区点、线、区 分析分析(1) 点点 (见见P69)(2) 线线 液相线液相线 固相线固相线 三条水平线三条水平线 三条特征线三条特征线(3) 区区 4个单相区个单相区 1条垂直线条垂直线 7个双相区个双相区 L L + + L+ L+ Fe3
6、C + Fe3C + Fe3C + 6WcWc（% %）FeFe铁碳合金中的相铁碳合金中的相 液相液相L L 铁与碳的液溶体。铁与碳的液溶体。相相 是碳在是碳在FeFe中的间隙固溶中的间隙固溶体，呈体心立方晶格，在体，呈体心立方晶格，在13941394以上以上存在，存在，14951495时溶碳量为时溶碳量为0.09%0.09%。相相 是碳在是碳在FeFe中的间隙固溶中的间隙固溶体，呈体心立方晶格。其中碳的固溶体，呈体心立方晶格。其中碳的固溶度室温时约为度室温时约为0.0008%0.0008%，600600时为时为0.0057%0.0057%，在，在727727时为时为0.0218%0.0218
7、%。其性。其性能特点是强度低、硬度低、塑性好能特点是强度低、硬度低、塑性好相相 是碳在是碳在FeFe中的间隙固溶中的间隙固溶体，呈面心立方晶格。其中碳的固溶体，呈面心立方晶格。其中碳的固溶度在度在11481148时为时为2.11%2.11%。其性能特点是。其性能特点是强度较低，硬度不高，易于塑性变形强度较低，硬度不高，易于塑性变形FeFe3 3C C相相 是一个金属化合物（又称是一个金属化合物（又称渗碳体），根据其生成条件不同有条渗碳体），根据其生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态，对铁状、网状、片状、粒状等形态，对铁碳合金的力学性能有很大影响。碳合金的力学性能有很大影响。 +L+L+L
8、+L+ + +FeFe3 3C C+ +FeFe3 3C CL+L+FeFe3 3C C + + FeFe3 3C C6.696.69L L7包晶转变包晶转变匀匀晶晶转转变变共晶转变共晶转变共析转变共析转变2 2、铁碳相图中三种基本转变、铁碳相图中三种基本转变8铁碳相图中三种基本的转变铁碳相图中三种基本的转变FeFe3CGNA在在1495 1495 发生发生包晶转变包晶转变J 在在727727发生发生共析转变共析转变SKP 727 L BJH1495 ECF11481148D122712271495 LB+ H在在11481148发生发生共晶转变共晶转变1148LCE+Fe3C 727S P+
9、Fe3C9共析转变：共析转变：在一定温度下，一定成分的在一定温度下，一定成分的固相固相同时转变同时转变成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。共晶转变：共晶转变：在一定温度下，一定成分的液相同时转变在一定温度下，一定成分的液相同时转变成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。成两种成分和晶体结构完全不同的新固相的过程。共析转变：共析转变： + +转变产物：共析组织转变产物：共析组织L L共晶转变：共晶转变：L L +转变产物：共晶组织转变产物：共晶组织注意：注意：共析转变共析转变与与共晶转变共晶转变的的区别区别10三、基本组织及其性能（三、基本
10、组织及其性能（组织名称、特点、性能组织名称、特点、性能）相：相：面心立方，面心立方，C C处在八面体间隙位置，用符号处在八面体间隙位置，用符号表示。表示。组织：组织：称为奥氏体，用符号称为奥氏体，用符号A A表示。表示。含碳量：含碳量：02.11%温度范围：温度范围：727 1495 力学性能：力学性能：强度、硬度低；强度、硬度低； 塑性好。塑性好。钢材加热到奥氏体区后进行锻造钢材加热到奥氏体区后进行锻造和轧制。和轧制。奥氏体不锈钢（奥氏体不锈钢（18188 8型不锈钢）型不锈钢）P PG GQ QS SE EC CJ JN NB BD DF FK K2.112.117277271495149
11、51 1、奥氏体（、奥氏体（A A） C C溶于溶于 -Fe-Fe形成的固溶体形成的固溶体11相：相：体心立方，体心立方，C C处在八面体间隙位置，用符号处在八面体间隙位置，用符号 表示表示。组织：组织：称为铁素体，用符号称为铁素体，用符号F F表示。表示。含碳量：含碳量：00.0218%(727 ) 00.0008%(室温室温)温度范围：温度范围： 912912力学性能：力学性能：强度、硬度低；强度、硬度低；塑性好。塑性好。工业纯铁工业纯铁0.02%C0.02%C，冷轧提高强度，得到冷轧板。冷轧提高强度，得到冷轧板。P PG GQ QS SE EC CJ JN NB BD DF FK K91
12、2 912 0.02180.02180.00080.00082 2、铁素体（、铁素体（F F）C C溶于溶于 -Fe-Fe形成的固溶体形成的固溶体12相：相： + Fe+ Fe3 3C C两种相组成两种相组成组织：组织：珠光体，珠光体，用符号用符号P P表示表示含碳量：含碳量：0.77% ( (称为共析钢称为共析钢) )温度范围：温度范围：727727力学性能：力学性能：强度、硬度较高；强度、硬度较高； 塑性较好。塑性较好。 钢丝绳钢丝绳 SP（ P+Fe3C）7277270.77GPQSECJNBDFK +Fe3C3 3、珠光体（、珠光体（P P） 和和Fe3CFe3C形成的机械混合物形成的
13、机械混合物13共析钢室温组织共析钢室温组织珠光体（珠光体（P）P14相：相： + Fe3C两种相。两种相。组织：组织：莱氏体或室温莱氏体，用符号莱氏体或室温莱氏体，用符号Ld表示。表示。含碳量：含碳量：4.3%(称共晶白口铸铁称共晶白口铸铁)温度范围：温度范围：1.0%时：时：b而而HB。为什么？为什么？ 381.硬度硬度 主要决定于组织中组成相或组织组成物的硬主要决定于组织中组成相或组织组成物的硬度和质量分数，随碳含量的增加，合金的硬度呈直线度和质量分数，随碳含量的增加，合金的硬度呈直线关系增大。关系增大。2.强度强度 对组织形态很敏感。随碳含量的增加，亚共对组织形态很敏感。随碳含量的增加，
14、亚共析钢中析钢中 P 增多而增多而 F 减少。减少。P的强度比较高，所以亚共的强度比较高，所以亚共析钢的强度随碳含量的增大而增大。到约析钢的强度随碳含量的增大而增大。到约wc=0.9时，时，Fe3C沿晶界形成完整的网，强度迅速降低。沿晶界形成完整的网，强度迅速降低。 3.随碳含量的增大，随碳含量的增大，F量不断减少，合金的量不断减少，合金的塑性、韧塑性、韧性性连续下降。连续下降。39对于应用最广的结构材料对于应用最广的结构材料亚共析钢亚共析钢，合金的硬度、，合金的硬度、强度和塑性可根据成分或组织作如下估算：强度和塑性可根据成分或组织作如下估算： 或或硬度硬度80F%+800Fe3C% (HB)
15、 强度强度230F%+770P% (MPa)延伸率延伸率()50F%+20P% (%)工业上广泛使用的钢含碳量工业上广泛使用的钢含碳量1.31.4。硬度硬度80F%+180P% (HB)40四、铁碳相图的应用四、铁碳相图的应用1 1、在铸造上的应用、在铸造上的应用2 2、在锻造上的应用、在锻造上的应用3 3、在热处理上的应用、在热处理上的应用41第三节第三节 碳钢及合金钢概述碳钢及合金钢概述一、钢中常存在的杂质元素及其影响一、钢中常存在的杂质元素及其影响二、钢的分类、编号及应用二、钢的分类、编号及应用42一、钢中常存在的杂质元素及其影响一、钢中常存在的杂质元素及其影响1 1、MnMn 脱氧；减
16、轻脱氧；减轻S S的影响；固溶强化。的影响；固溶强化。2 2、SiSi 固溶强化固溶强化3 3、S S 热脆热脆4 4、P P 冷脆冷脆43（一）钢的分类（一）钢的分类按质量分按质量分优质碳钢优质碳钢（Ws 0.040%，Wp 0.040%）普通碳钢普通碳钢（Ws 0.055%，Wp 0.045%）高优碳钢高优碳钢（Ws 0.030%，Wp 0.035%）按用途分按用途分工具钢工具钢（主要用于刀具、量具、模具）（主要用于刀具、量具、模具）结构钢结构钢（主要用于工程构件、机器零件）（主要用于工程构件、机器零件）按含碳量分按含碳量分低碳钢低碳钢（Wc 0.25%）中碳钢中碳钢（Wc 0.25 0.
17、60%）高碳钢高碳钢（Wc 0.60%）二、钢的分类、编号及应用二、钢的分类、编号及应用44（二）钢的编号（二）钢的编号(1)普通碳素结构钢普通碳素结构钢（a） 甲类钢：按力学性能供应甲类钢：按力学性能供应表示方法：表示方法：甲甲1（A1）、甲）、甲2（A2）甲甲7（A7）强度（强度（ s、 b） 升高升高 塑性（塑性（ 、 ） 下降下降注意：注意：由于不保证化学成分，所以热处理时不能由于不保证化学成分，所以热处理时不能依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能根据相图依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能根据相图制定热处理工艺。制定热处理工艺。1、碳钢的编号、碳钢的编号45（b） 乙类钢：按化学成分供应
18、乙类钢：按化学成分供应 表示方法：表示方法： 乙乙1（B1）、乙）、乙2（B2）、）、乙、乙7（B7）C% 升高升高注意：注意：可以热处理，但属于普碳钢，性能改善不大。可以热处理，但属于普碳钢，性能改善不大。（c） 特类钢：根据要求供货，保证化学成分和特类钢：根据要求供货，保证化学成分和 力学性能。力学性能。表示方法：表示方法： C2、C3、C4、C5C% 升高升高强度（强度（ s、 b） 升高升高注意：注意：价格太高，一般不用，经常选优质碳素钢。价格太高，一般不用，经常选优质碳素钢。46沸腾钢沸腾钢质量等级、（质量等级、（A级）级）235为屈服强度（为屈服强度（MPa）钢的屈服点钢的屈服点Q
19、 235 A F 新编号新编号质量等级：质量等级：A级、级、B级、级、C级、级、D级级S%、P% 下降，质量提高下降，质量提高F沸腾钢、沸腾钢、Z镇静钢、镇静钢、b半镇静钢半镇静钢47用途：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。用途：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。 热处理：热处理：热轧空冷热轧空冷组织：组织：SF建筑构件建筑构件钢桥梁钢桥梁48多边型角钢多边型角钢钢筋、螺纹钢钢筋、螺纹钢螺钉、铆钉螺钉、铆钉49（2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢（a）普通锰含量钢）普通锰含量钢：碳含量用碳含量用两位数两位数字表示，以字表示，以0.01为单位，如为单位，如45钢，含钢，含C量为量为
20、45 / 10000 = 0.45 % 。（b）较高锰含量钢）较高锰含量钢：碳含量用碳含量用两位数字两位数字表示，以表示，以0.01%为单位，后面为单位，后面加汉字加汉字“锰锰”或化学符号或化学符号“Mn”，如，如45锰或锰或45Mn钢。钢。分为分为普通锰含量钢普通锰含量钢和和较高锰含量钢较高锰含量钢。50较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。 热处理：热处理：渗碳、淬火、回火等。渗碳、淬火、回火等。40Mn钢钢WMn0.7 1.0%平均平均Wc0.40%平均平均Wc0.40%钢牌号：钢牌号：40钢钢51汽车曲轴汽车曲轴弹簧弹簧齿轮齿轮52（3）碳素工
21、具钢）碳素工具钢牌号牌号 : “碳碳”或或T碳含量（碳含量（千分之几表示千分之几表示)+ 符号符号用途：用途： 制造各种刃具、模具、量具。制造各种刃具、模具、量具。例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 T10A钢钢高级优质高级优质wS 0.020 % ，wP 0.030 % 平均平均Wc1.0%“碳碳”热处理：球化退火、淬火热处理：球化退火、淬火 + 低温回火低温回火组织：组织： P球状球状、回火、回火M Fe3C粒状粒状+ A 53螺螺纹纹量量规规锉刀锉刀钻头钻头542、合金钢的编号、合金钢的编号（1）合金结构钢）合金结构钢 原则：原则：字母字母 数字数字
22、化学元素符号化学元素符号数字数字符号（符号（A）高级优质钢高级优质钢Me平均含量平均含量（百倍百倍）合金元素（合金元素（Me）的名称）的名称钢的平均碳含量钢的平均碳含量（实际碳含量的一万倍表示）（实际碳含量的一万倍表示） 例例 1 ：12 Cr Ni 3 A12铬镍铬镍3高级优质钢高级优质钢高级优质钢高级优质钢Ni平均含量为平均含量为3Cr平均含量平均含量小于小于1.5钢的平均碳含量为钢的平均碳含量为0.12表示钢的用途表示钢的用途55例例 ：G Cr 15滚铬滚铬15钢钢表示元素铬，表示元素铬，平均含量为平均含量为1.5表示滚动轴承用钢表示滚动轴承用钢例例 2：Y 40 Mn易切削易切削40
23、锰钢锰钢表示元素锰，平均含量小于表示元素锰，平均含量小于1.5表示钢中的碳平均含量为表示钢中的碳平均含量为0.4表示易切削钢表示易切削钢特例：特例： GCr钢中钢中Cr后的数字表示的是千倍后的数字表示的是千倍另外，另外， 还有还有GCr9 、GCr6、GCr15SiMn等等56（2） 合金工具钢合金工具钢原则：原则： 钢中平均含碳量钢中平均含碳量Wc 1.0%时不标，时不标， Wc 1% 时以千分之几表示。时以千分之几表示。合金元素含量为百分之几。合金元素含量为百分之几。例例1： 9 Si Cr9硅铬（低合金工具）钢硅铬（低合金工具）钢钢中钢中Si、Cr平均含量均平均含量均小于小于1.5钢中碳
24、平均含量为钢中碳平均含量为Wc 0.957 W18 Cr4 V钨钨18铬铬4钒（钒（18-4-1）含碳量未标，但平均含碳量未标，但平均Wc 为为0.7 0.8钢中平均钢中平均V含量含量Wv 1.5，Cr含量含量 WCr 4，W含量含量Ww18特例：特例：高速钢平均碳含量高速钢平均碳含量 1% 也不标。也不标。另外，另外， 还有还有W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）等）等58（3） 特殊性能合金钢特殊性能合金钢原则原则：钢中平均含碳量：钢中平均含碳量 Wc 以千分之几表示。以千分之几表示。 合金元素平均含量合金元素平均含量WMe以百分几表示以百分几表示。例例1： 1Cr18Ni9Ti奥氏体不
25、锈钢奥氏体不锈钢钢中平均钢中平均WCr=18%, WNi9,WTi 1.5钢中碳平均含量钢中碳平均含量WC 0.12例例2： 3Cr18 Ni25 Si2耐热不起皮钢耐热不起皮钢钢中平均钢中平均WCr=18%, WNi25,WSi=2钢中碳平均含量钢中碳平均含量WC = 0.3 0.459（三）合金元素在钢中的作用（三）合金元素在钢中的作用1、合金元素的分类、合金元素的分类a）强碳化物形成元素）强碳化物形成元素与碳亲和力较强的合金元素。如与碳亲和力较强的合金元素。如Cr、W、Mo、V、Nb、Ti等。等。在钢中存在形式：在钢中存在形式：含量较低时一般倾向于置换含量较低时一般倾向于置换Fe3C内的
26、内的Fe原子而形成原子而形成合金渗碳体合金渗碳体（Fe，Cr）3C、（、（Fe，W）3C等。而含等。而含量较高时，除形成渗碳体型碳化物外，还可形成稳量较高时，除形成渗碳体型碳化物外，还可形成稳定性更高的定性更高的合金碳化物合金碳化物（Cr7C3、Fe4W2C等）和稳等）和稳定性特高的定性特高的特殊碳化物特殊碳化物（WC、VC等）。等）。60b）弱碳化物形成元素）弱碳化物形成元素是指是指与碳亲和力较弱的合金元素与碳亲和力较弱的合金元素。如。如Mn。在钢中存在形式：在钢中存在形式： 少量溶于渗碳体（少量溶于渗碳体（Fe3C）内，形成）内，形成合金渗碳体合金渗碳体（Fe，Mn）3C，大部分溶于铁素体
27、（，大部分溶于铁素体（F）内，）内，形成形成合金铁素体合金铁素体。 c）非碳化物形成元素）非碳化物形成元素与碳亲和力很弱与碳亲和力很弱,不和碳形成碳化物的不和碳形成碳化物的合金元素合金元素。如。如Ni、Si、Al、Co、Cu、B等。等。在钢中存在形式：在钢中存在形式：基本都溶于铁素体（基本都溶于铁素体（F）内，形成合金铁素体。）内，形成合金铁素体。612、合金元素的作用、合金元素的作用固溶强化固溶强化 除铅外，大多数合金元素（除铅外，大多数合金元素（Me）都能溶于）都能溶于F 形形成合金成合金F。由于。由于Me与与Fe的晶格类型和原子半径的差的晶格类型和原子半径的差异而引起异而引起F的晶格畸变
28、，产生固溶强化，即使的晶格畸变，产生固溶强化，即使 F 的的HB 、 b 。 Me与与Fe的晶格类型和原子半径的差的晶格类型和原子半径的差异愈大，该异愈大，该Me对对F的强化效果也愈大。的强化效果也愈大。而而F 的的 、Ak 与溶入与溶入F中的中的Me种类及数量有关。种类及数量有关。 62合金元素对铁素体硬合金元素对铁素体硬度的影响（退火态）度的影响（退火态）合金元素对铁素体合金元素对铁素体冲击韧性的影响冲击韧性的影响63第二相强化第二相强化 某些某些Me加入钢中，增强加入钢中，增强Fe与与C的亲和力，形成稳定的亲和力，形成稳定性较高的合金渗碳体（性较高的合金渗碳体（Fe,Cr）3C等。随等。
29、随Me及及C的加的加入量增多，能形成稳定性更高的合金碳化物入量增多，能形成稳定性更高的合金碳化物Cr7C3、Cr23C6等及稳定性特高的合金碳化物（等及稳定性特高的合金碳化物（WC、VC、TiC等），其熔点、硬度高，难溶于等），其熔点、硬度高，难溶于A、难聚集长大，、难聚集长大，这些碳化物（第二相）呈细小颗粒状、弥散分布在钢这些碳化物（第二相）呈细小颗粒状、弥散分布在钢的基体上，将使钢的的基体上，将使钢的HB 、b，耐磨性增加，但，耐磨性增加，但、Ak。加入加入Me合金渗碳体、合金碳化物合金渗碳体、合金碳化物细小颗粒状、弥散分布在钢的基体上细小颗粒状、弥散分布在钢的基体上强化强化64回火马氏体
30、回火马氏体M（基体）（基体）高速钢高速钢W18Cr4V淬火淬火+回火组织回火组织碳化物碳化物65细晶强化细晶强化 大部分大部分Me元素都抑制钢在加热时的元素都抑制钢在加热时的A晶粒长大，晶粒长大，细化晶粒。尤其是强碳化物形成元素细化晶粒。尤其是强碳化物形成元素Mo、W、V、Ti等与等与C形成高熔点、高硬度的形成高熔点、高硬度的合金碳化物（合金碳化物（K），并呈细小、颗粒状的质点弥散分布在钢中，这些并呈细小、颗粒状的质点弥散分布在钢中，这些K对对A的晶界起到钉扎作用，强烈阻碍的晶界起到钉扎作用，强烈阻碍A晶粒长大晶粒长大，故，故合金钢在淬火加热时易获得细小的合金钢在淬火加热时易获得细小的A晶粒未
31、溶的晶粒未溶的K质点，淬火后可获得在硬度高、强韧性好的细小马质点，淬火后可获得在硬度高、强韧性好的细小马氏体的基体上弥散分布着氏体的基体上弥散分布着K质点的组织。质点的组织。从而使合从而使合金钢具有高的硬度、高的强韧性、高的耐磨性。金钢具有高的硬度、高的强韧性、高的耐磨性。MeK钉扎晶界钉扎晶界阻碍阻碍A晶粒长大晶粒长大66高速钢高速钢W18Cr4V的淬火组织的淬火组织KM+A 67提高钢的淬透性提高钢的淬透性 除除Co外，所有外，所有Me当他们溶入当他们溶入A中后，均提高中后，均提高钢的钢的淬透性淬透性。因此，在获得同样淬硬层深度的情因此，在获得同样淬硬层深度的情况下，可用冷却能力较低的淬火
32、介质，以减少工况下，可用冷却能力较低的淬火介质，以减少工件的淬火变形和开裂；在淬火条件相同的条件下，件的淬火变形和开裂；在淬火条件相同的条件下，合金钢可获得较深的淬硬层，从而使大截面的工合金钢可获得较深的淬硬层，从而使大截面的工件获得均一的组织，高的力学性能。件获得均一的组织，高的力学性能。淬透性：淬透性：钢在淬火时获得淬硬层（淬透层）钢在淬火时获得淬硬层（淬透层） 深度的能力。深度的能力。68提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性 Me能使淬火钢在回火过程中的能使淬火钢在回火过程中的M分解和分解和A 的的转变速度减慢，提高了转变速度减慢，提高了F再结晶温度，使碳化物不再结晶温度，使碳化物不易聚
33、集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了易聚集长大而保持较大的弥散度。因此，提高了钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。钢对回火软化的抗力，即提高了钢的回火稳定性。 当钢中含有较多的强碳化物形成元素（如当钢中含有较多的强碳化物形成元素（如W、Mo、V等）时，淬火后的等）时，淬火后的A 十分稳定，加热至十分稳定，加热至500 600 仍不分解，尔后在回火冷却过程中部分转变仍不分解，尔后在回火冷却过程中部分转变成成M，反而使钢的硬度上升；此外，在此温度下回，反而使钢的硬度上升；此外，在此温度下回火钢中将沉淀析出这些元素的特殊碳化物并呈弥散火钢中将沉淀析出这些元素的特殊碳化物并呈弥散分布，致使回
34、火后钢的硬度不但不降反而再增加分布，致使回火后钢的硬度不但不降反而再增加“二次硬化二次硬化”。69回火回火M+A 高速钢高速钢W18Cr4V 1280 淬火淬火+560 三次回火三次回火组织组织K70抑制第二类回火脆性抑制第二类回火脆性 回火脆性回火脆性：淬火钢在淬火钢在250 350与与550650两个温度范围内回火时使钢的韧性显著降低的现两个温度范围内回火时使钢的韧性显著降低的现象。前者称为象。前者称为第一类回火脆性第一类回火脆性（不可逆），后者（不可逆），后者称为称为第二类回火脆性第二类回火脆性（可逆）。（可逆）。 第二类回火脆性主要出现在第二类回火脆性主要出现在Cr、Mn、Ni、Si等
35、的合金结构钢中。等的合金结构钢中。产生回火脆性的原因是产生回火脆性的原因是回火慢冷时回火慢冷时Cr、Mn等等Me以及钢中的杂质元素以及钢中的杂质元素P、Sb、Sn等向原等向原A晶界偏聚有关。晶界偏聚有关。711.某某Fe-C合金在平衡冷却条件下，在合金在平衡冷却条件下，在800开开始发生始发生AF转变，转变，727发生发生AP转变，可以转变，可以知道（知道（ ）。）。（a）该合金的含碳量）该合金的含碳量 （b）该合金属于过共）该合金属于过共析合金析合金 （c）该合金含碳量大于）该合金含碳量大于0.77% （d）其）其耐磨性比工业纯铁的低耐磨性比工业纯铁的低2.某某Fe-C合金在平衡冷却条件下，
36、在合金在平衡冷却条件下，在800开开始发生始发生AFe3C转变，转变，727发生发生AP转变，转变，可以知道（可以知道（ ）。）。（a）该合金属于亚共析合金）该合金属于亚共析合金 （b）该合金属）该合金属于过共析合金于过共析合金 （c）该合金含碳量小于）该合金含碳量小于0.02% （d）其耐磨性比工业纯铁的低）其耐磨性比工业纯铁的低随堂练习随堂练习723.已知某优质碳素钢经完全退火后已知某优质碳素钢经完全退火后Fe3C的的体积分数为体积分数为4.8%，其钢号是（，其钢号是（ ）。）。（a）30 （b）50 （c）T7 （d）T104.某某Fe-C合金由液态极其缓慢的冷到室温，合金由液态极其缓慢
37、的冷到室温，发生如下反应：发生如下反应：L，+Fe3C，+Fe3C，该合金的含碳量范围是（，该合金的含碳量范围是（ ）。）。（a）0.77%且且0.77% （d）2.1% 5.价格最高的钢是（价格最高的钢是（ ）。）。（a）T10 （b）W18Cr4V （c）38CrMoAl （d）Cr12731.在退火状态下，随含碳量增加，钢的强度总在退火状态下，随含碳量增加，钢的强度总是提高的。（是提高的。（ ）2.在退火状态下，随含碳量增加，钢的硬度总在退火状态下，随含碳量增加，钢的硬度总是提高的。（是提高的。（ ）3.高碳钢的耐磨性总高于低碳钢的耐磨性。（高碳钢的耐磨性总高于低碳钢的耐磨性。（ ）74
38、1 1完全退火后含碳量为完全退火后含碳量为1.01.0的钢比含碳量的钢比含碳量为为0.50.5的钢硬度高。的钢硬度高。2 2钳工用手工锯锯钳工用手工锯锯T10T10、T12T12钢料时比锯钢料时比锯1010、2020钢料费力，锯条容易磨钝。钢料费力，锯条容易磨钝。3 3在室温下，含碳量为在室温下，含碳量为0.80.8的钢其强度比的钢其强度比含碳量为含碳量为1.21.2的钢高。的钢高。4 4含碳量为含碳量为0.450.45的钢加热到的钢加热到12001200开始锻开始锻造，冷却到造，冷却到800800停止锻造。停止锻造。755 5铁丝易折弯，铸铁易破裂，为什么？铁丝易折弯，铸铁易破裂，为什么？
39、7 7为什么绑扎物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），为什么绑扎物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝）， 而起重机钢丝绳却用而起重机钢丝绳却用6060钢（钢（c=0.60%)c=0.60%)制成？制成？ 6 6为什么钢铆钉用低碳钢（为什么钢铆钉用低碳钢（c=0.25%)c=0.25%)制作？制作？76有两种含碳量不同的铁碳合金，它们的室温平有两种含碳量不同的铁碳合金，它们的室温平衡组织各由两种组织组成，它们都有珠光体组衡组织各由两种组织组成，它们都有珠光体组织，珠光体的质量分数均为织，珠光体的质量分数均为90%90%。回答以下问题。回答以下问题。(1) (1) 分别写出这两种合金的组织名称。分别写出这两种合金的组织名称。(2) (2) 计算这两种合金的含碳量。计算这两种合金的含碳量。(3) (3) 计算这两种合金室温下计算这两种合金室温下相和相和Fe3CFe3C相的质相的质量分数。量分数。77
