鐵素體(f)
1.組織: 碳在α鐵中的固溶體
2.特性: 呈體心立方晶格.
溶碳能力最小,最大為0.02%;硬度和強度很低,hb=80-120,σb=250n/mm^2;而塑性和韌性很好,δ=50%,ψ=70-80%. 因此,含鐵素體多的鋼材(軟鋼)中用來做可壓、擠、衝板與耐衝擊震動的機件.
這類鋼有超低碳鋼,如 0cr13,1cr13、矽鋼片等
奧氏體1.組織: 碳在γ鐵中的固溶體
2.特性: 呈麵心立方晶格.
最高溶碳量為2.06%,在一般情況下,具有高的塑性,但強度和硬度低,hb=170-220,奧氏體組織除了在高溫轉變時產生以外,在常溫時亦存在於不鏽鋼、高鉻鋼和高錳鋼中,如奧氏體不鏽鋼等
滲碳體(c)
1.組織: 鐵和碳的化合物(fe3c)
2.特性: 呈複雜的八面體晶格.
含碳量為6.67%,硬度很高,hrc70-75,耐磨,但脆性很大,因此,滲碳體不能單獨應用,而總是與鐵素體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小,所以在常溫下,鋼鐵組織內大部分的碳都是以滲碳體或其他碳化物形式出現
珠光體(p)
1.組織; 鐵素體片和滲碳體片交替排列的層狀顯微組織,是鐵素體與滲碳體連線的共析體)
2.特性: 是過冷奧氏體進行共析反應的直接產物.
其片層組織的粗細隨奧氏體過冷程度不同,過冷程度越大,片層組織越細性質也不同.奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細珠光體(有的叫一次索氏體),在500-600℃分解轉變成用光學顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為極細珠光體(有的一次屈氏體),它們的硬度較鐵素體和奧氏體高,而較滲碳體低,其塑性較鐵素體和奧氏體低而較滲碳體高.正火後的珠光體比退火後的珠光體組織細密,瀰散度大,故其力學效能較好,但其片狀滲碳體在鋼材承受負荷時會引起應力集中,故不如索氏體
萊氏體(l)
1.組織: 奧氏體與滲碳體的共晶混合物
2.特性:鐵合金溶液含碳量在2.
06%以上時,緩慢冷到1130℃便凝固出萊氏體.當溫度到達共析溫度萊氏體中的奧氏轉變為珠光體.因此,在723℃以下萊氏體是珠光體與滲碳體機械混合物(共晶混合).
萊氏體硬而脆(＞hb700),是一種較粗的組織,不能進行壓力加工,如白口鐵.在鑄態含有萊氏體組織的鋼有高速工具鋼和cr12型高合金工具鋼等.這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的切削性
淬火與馬氏體
1.組織: 碳在α-fe中的過飽和固溶體,顯微組織呈針葉狀
2.特性:淬火後獲得的不穩定組織.
具有很高的硬度,而且隨含碳量增加而提高,但含碳量超過0.6%後的硬度值基本不變,如含c0.8%的馬氏體,硬度約為hrc65,衝擊韌性很低,脆性很大,延伸率和斷面收縮率幾乎等於零.
奧氏體晶粒愈大,馬氏體針葉愈粗大,則衝擊韌性愈低;淬火溫度愈低,奧氏體晶粒愈細,得到的馬
氏體針葉非常細小,即無針狀馬氏組織,其韌性最高
回火馬氏體(s)
1.組織: 與淬火馬氏體硬度相近,而脆性略低的黑色針葉狀組織
2.特性: 淬火鋼重新加熱到150-250℃回火獲得的組織.硬度一般只比淬火馬氏體低hrc1-3格,但內應力比淬火馬氏體小
索氏體(s)
1.組織: 鐵索體和較細的粒狀滲碳體組成的組織
2.特性: 淬火鋼重新加熱到500-680℃回火後獲得的組織.
與細珠光體相比,在強度相同情衝下塑性及韌性都高,隨回火溫度提高,硬度和強度降低,衝擊韌性提高.硬度約為hrc23-35.綜合機械效能比較好.
索氏體有的叫二次索氏體或回火索氏體屈氏體
屈氏體(t)
1.組織: 鐵索體和更細的粒狀滲碳體組成的組織
2.特性:淬火鋼重新加熱到350-450℃回火後獲得的組織.
它的硬度和強度雖然比馬氏體低,但因其組織很緻密,仍具有較高的強度和硬度,並有比馬氏體好的韌性和塑性,硬度約為hrc35-45.屈氏體有的叫二次屈氏體或回火屈氏體
下貝氏體(b)
1.組織: 顯微組織呈黑色針狀形態,其中的鐵素體呈現針狀,而碳化物呈現極小的質點以瀰散狀分布在針狀鐵素體內
2.特性: 過冷奧氏體在400-240℃等溫度轉變後的產物.
具有較高的硬度,約為hrc40-55,良好的塑性和很高的衝擊韌性,其綜合機械效能比索氏體更好;因此,在要求較大的、韌性和高強度相配合時,常以含有適當合金元素的中碳結構鋼等溫淬火,獲得貝氏體以改善鋼的機械效能,並減小內應力和變形
低碳馬氏體
具有高強度與良好的塑性、韌性相結合的特點
σb=1200-1600n/mm^2, σ0.2=1000-1300n/mm^2,δ5≥10%,ψ≥40%αk≥60j/cm^2); 同時還有低的冷脆轉化溫度(≤-60℃);在靜載荷、疲勞及多次衝擊載荷下,其缺口敏感度和過載敏感性都較低.低碳馬氏體狀態的20simn2mova綜合力學效能,比中碳合金鋼等溫淬火獲得的下貝氏體更好.
保持了低碳鋼的工藝效能,但切削加工較難.
鋼的熱處理
1.退火
將鋼加熱到一定溫度並保溫一段時間，然後使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發生相變或部分相變的溫度，經過保溫後緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學效能，減少殘餘應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工效能。
所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內應力，又為後續工序作好準備，故退火是屬於半成品熱處理，又稱預先熱處理。（鋼的鐵-碳平衡圖）
2.正火
正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變為均勻的奧氏體，然後在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網狀滲碳體，對於亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學效能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經濟的。
3.淬火
淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然後很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大於臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：
水、油、鹼水和鹽類溶液等。而高速鋼的淬火劑可以是「風」，所以高速鋼又被稱為「風鋼」。
4.回火
將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學效能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。
回火多與淬火、正火配合使用。調質處理：淬火後高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。
高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調質可以使鋼的效能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械效能。時效處理：
為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，常在低溫回火後（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩定精密製件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘餘應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
5.表面熱處理
表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發生相變，這就實現了表面淬硬而心部不變的目的。適用於中碳鋼。
化學熱處理：是指將化學元素的原子，借助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和效能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。
滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強度、抗腐蝕性等。目前生產中多採用氣體滲氮法。
氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。
滲金屬：
是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲矽等。
鐵-碳合金平衡圖中特性點與線
符號說明
a 純鐵的凝固點; e 碳在γ-fe中的最大溶解度; g γ-fe→α-fe轉變點; c 共晶點；s 共點；
abcd 液相線.液體開始結晶；
ahjecf 固相線,液體終止結晶
es acm線,滲碳體開始從奧氏體中析出
ecf 共晶線,開始從液體結晶出奧氏體和滲碳體的共晶混合物
gs as線,自奧氏體開始析出鐵素體,即γ-fe→α-fe的開始線
psk 共析線或稱a1線,自奧氏體開始析出鐵素體和滲碳體的共析混合物
注線在加熱時稱為ac3線,冷卻時稱ar3線;
線在加熱時稱為ac1線,冷卻時稱ar1線
室溫下鐵-碳合金的平衡組織
名稱含碳晶平衡組織
工業純鐵 <0.0218鐵素體+三次滲碳體 (a+fe3cⅲ)
亞共析鋼 0.0218%--0.77% 鐵素體＋珠光體 (a+p)
共析鋼0.77珠光體 (p)
過共析鋼 0.77%--2.11% 珠光體＋二次滲碳體 (p+ fe3cⅱ)
亞共晶的口鐵 2.11%--4.3樹狀珠光體＋二次滲透體＋共晶體 (p+ fe3cⅱ+ld︳)
共晶白口鐵 4.3共晶體(珠光體＋滲碳體) (ld︳)
過共晶白口鐵 4.3%--6.67板狀一次滲碳體＋共晶體 (fe3cⅰ+ ld︳)
元素週期表
鋼結構組織設計
石洞口建材 廠房擴建工程鋼結 構專項方 案 鋼結構安裝 二00 年 月 工程名稱 金屬製品生產廠房擴建工程 建築面積 工程位址 建設單位 設計單位 監理單位 總承包商 分包單位 工程簡介 1 本工程的室內地坪設計標高 0.000相當於絕對標高4.200。屋簷高度15.1m，屋簷高度12.8m。屋面採...
鋼結構車棚施工組織方案
中山公園堆場自行車棚施工 方案編制 安全審核 質量審核 專案負責人審核 審批 編制時間 2013年11月 目錄第一章 編制依據及工程概況 4 第一節 編制依據 4 一 編制依據的檔案 4 二 本施工組織設計遵循的主要規範及標準 4 第二節 工程概況 4 一 工程總體概況 4 第三節 工程施工目標 5...
結構動力特性與動力反應
內容提要 自由度體系週期 頻率計算，簡諧荷載與突加荷載作用下簡單結構的動力係數 振幅與最大動內力，阻尼對振動的影響。一 概念 一 動力荷載 荷載大小 方向和作用位置隨時間而改變。按時間可分為週期荷載 衝擊荷載 突加恆載和隨機荷載。二 動力問題的特徵 結構在動荷載作用下，其上質點產生慣性力，抵抗變形還...