第2章 结构钢彩色金相图

2.1概述

图2-1 铁碳合金双重相图

钢铁材料是现代工业中应用最广泛的金属材料，其基本组成是铁、碳元素，故称为铁碳合金。图2-1所示铁碳合金相图是一个较复杂的二元合金相图，它全面概括了钢铁材料的组织结构、成分和温度之间的关系，对研究钢铁材料、制订热加工工艺等有着重要的作用。铁碳合金根据碳的质量分数及组织特征可分为工业纯铁（w(C)＜0.0218%）、钢（亚共析钢0.0218%＜w(C)＜0.77%、共析钢w(C)=0.77%、过共析钢0.77%＜w(C)＜2.11%）和铸铁（2.11%＜w(C)＜4.3%）。碳素钢由于冶炼方便及价格低廉，故在各种机械上得到了广泛的应用，但是随着工业生产的不断发展，各种机械零件也随之提出更高的要求，碳素结构钢的性能不能满足需求，这就要求在低碳结构钢的基础上加入少量合金元素，以提高钢的淬透性及力学性能来满足各种结构零件高强度、高韧性的要求。根据合金的含量又分为碳素钢和合金钢，按用途和性能又分为结构钢、工具钢和特殊性能钢等。用于制造重要工程结构和机器零件的合金结构钢是合金钢中用途最广、用量最大的一类钢，主要包括低合金高强度钢、合金调质钢、合金渗碳钢、弹簧钢和滚动轴承钢。

热处理是将金属材料在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料组织，从而获得所需性能的工艺方法。在机械工业中，绝大部分重要机件都必须经过热处理。金属材料经加热和保温后，用等温冷却和连续冷却两种方式冷却。图2-2所示为共析钢过冷奥氏体的等温冷却曲线，即C曲线。共析钢的过冷奥氏体连续转变图如图2-3所示。钢的热处理工艺种类很多。根据加热、冷却方式及获得的组织、性能不同，可分为普通热处理、化学热处理、表面热处理等。普通热处理包括退火、正火、淬火和回火。按照热处理在整个生产工艺过程中所处位置和作用不同又可分为预备热处理和最终热处理。

图2-2 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）

图2-3 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线