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秒。

（5）相变临界点发生相变时的临界温度称为临界点。

钢加热时，由珠光体转变为奥氏体的临界点为A，由铁互体全部溶入奥氏体的临界点为A1，由奥氏体析出铁素体的临界点为A3：

冷却能不能低温时，奥氏体开始转变为马氏体的临界点为Mso

二、化学性能

钢的化学性能是指钢材的化学稳定性，即耐腐蚀性和抗氧化性等。

钢材在介质的侵蚀作用下被破坏的现象，称为腐蚀。

钢材抵抗各种介质（大气、水蒸气、酸、碱、盐等）侵蚀的能力，称为钢材的耐腐蚀性。

有些钢材在高温下不被氧化而能稳定的工作。

这种钢材这所以不受氧化，并非它们怀氧绝对质不发生作用，恰恰相反，它们在高温下同样迅速受到氧化，只是在它们表面形成一层薄薄的氧化膜，非常致密，而且稳定，从而防止了氧继续向钢材内部扩散和钢的继续氧化。

这层氧化膜实际上起着防护作用，使钢材具有抗氧化性。

三、工艺性能

钢的工艺性能包括：

可切削性、可铸性、可锻性和可焊性等。

第二节

钢中除铁和碳以及常存杂质锰、硅、硫、磷以外，特意加入一些其它元素（包括锰、硅）的钢称为合金钢，这种特意加入的元素称为合金钢元素。

合金元素在钢中都不得起一定的作用。

碳（C）碳在低合金钢中。

常与合金元素形成碳化物，在室温右较低的温度下，能起强化作用。

但在高温下，这些碳化物容易分解，碳还会聚集、长大，对蠕变抗力和持久强度会起不良的影响。

碳对钢的塑性、耐腐蚀性、抗氧化性均有不良的影响，特别对钢的可焊性影响很大，随着含碳量的增加，钢的可焊性下降，所以耐热钢管中含碳量一般限制在0.20%以下。

根据用途的不同，也有含碳量较高的钢种。

铬（Cr）铬可以提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性。

因铬能在钢材表面形成一层附着性很强的致密氧化膜，使钢材的氧化速度显著减慢，提高了钢的抗氧化性。

当含铬量大于12%时，能显著提高钢的电极电位，使钢材具有良好的耐腐蚀性。

铬含量在2%以下，能显著提高钢的再结晶温度，提高钢的热强性。

铬能阻止钢中的石墨化过程，并降低碳化物的球化速度。

含铬的钢具有回火脆性，同时因铬能提高钢的淬透性，焊接时易产生裂缝，所以含铬量高的钢可焊性变差。

钼（Mo）：

钼是形成铁素体元素，它可以提高钢的再结晶温度，提高低合金钢耐热钢的热强性。

但钼有促进石墨化的倾向。

它在合金钢中常用含量为0.5-1%左右。

钒（V）：

钒是良好的脱氧剂，能除去钢中的氧。

又是强碳化物形成元素，仅次于钛，形成的碳化物，在650C以下都是稳定的。

钒还能提高钢的淬透性。

改善钢的机械性能，是一个有益元素，但价格较贵。

钨（W）：

钨的熔点高达3380C，所以它能大大提高钢的再结晶温度，从而提高钢材的热强性。

钛（Ti）和铌（Nb）：

它们都是强烈地形成碳化物的元素，所形成的碳化物，比碳化钒还稳定。

由于钛和铌与碳的亲合力较大，常用来作稳定剂，防止铬镍奥氏体钢在高温下或焊接后产生的晶间腐蚀。

它们也能提高钢的再结晶温度，对提高钢的高温机械性能有良好作用。

还能显著改善钢的可焊性。

铝（Al）：

铝是非常强的脱氧剂，能使大多数金属氧化物还原。

少量的铝可以细化晶粒，提高钢的抗氧化能力。

铝和氮能形成稳定的氮化物，可使某些钢获得良好的耐热性。

但铝会促进石墨化，在钢中易形成夹杂物存在。

硅（Si）：

硅是强脱氧剂，其含量超过2%时，才使钢的塑性和韧性降低。

硅可以提高钢在高温下的抗氧化性。

焊接时硅易形成高熔点夹杂物残留在焊缝中。

锰（Mn）：

锰是一种良好的脱氧剂，又是一种很好的脱硫剂，焊接时经常利用它来进行脱氧和脱硫。

锰在钢中小于2%时，对于低合金钢，可提高钢的强度和韧性，对于中合金钢和高合金钢，随着强度的增加，其塑性和韧性要降低。

增高含锰量，可以提高钢的耐磨性。

锰会增大钢对淬火、过热的敏感性。

镍（Ni）：

镍主要用来形成和稳定奥氏体组织，提高钢的耐腐蚀性。

镍还能提高奥氏体钢的高温强度和持有异议久强度，提高钢的塑性。

但镍促进石墨化。

硼（B）：

硼可以提高钢的热强性，硼在低合金钢中的用量不大于0.007%,超过此限度会损害钢材的加工性能。

硼是一个强的脱氧剂，可促使晶粒细化。

不过含硼的钢可焊性大多较差，焊接时易出现裂纹。

稀土（Re）：

稀土元素能强化晶界，提高钢的蠕变抗力和持久强度。

在钢中并能除去硫、磷等有害的作用，大大改善钢的冲击韧性。

稀土元素能细化晶粒，减少枝晶偏析，减少钢的回火脆性倾向。

第三节钢中常见的组织

一、合金组织

两种或两种以上的元素（其中至少一种是金属元素），熔合在一起，叫做合金。

（1）固溶体固溶体是一种物质均匀地溶解在另一种物质内，形成单相晶体结构。

]

（2）化合物两种元素的原子按一定比例相结合，具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的通常化合物具有较高的硬度，低的塑性，脆性也较大。

（3）机械混合物固溶体和化合物均为单相的合金，若合金是由两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合物。

二、钢中常见的显微组织

（1）铁素体（F）铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于a-铁中的固溶体。

A-铁为体心立方晶格，

（2）渗碳体（Fe3C）渗碳体是铁与碳的化合物，由93.33%铁和6.67%碳化合而成.布氏硬度为745-800,小于210C有磁性,硬而脆.

（3）奥氏体（A）奥氏体是碳和其它合金元素在ÿ

-铁中的固溶体.在一般钢材中,只有高温时存在.

（4）马氏体（M）马氏体是碳在a-铁中的过饱和固溶体.一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体.

（5）珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体的机械我混合物含碳量为0.8%左右,它的金相形态有两种,

（6）索氏体（S）索氏体又称细珠光体,有很好的韧性.它的金相组织形态有两种,当奥氏体转变冷却速度较快,比形成珠光体较低的温度下得到铁素体和渗碳体薄片状的组织,即为淬火索氏体:

；

当高温回火时，由碳化物聚集而成，在1000倍显微镜下能分辨出其颗粒状组织，称为回火索氏体。

（7）屈氏体（T）屈氏体又称极细珠光体。

它的金相组织形态有两种。

（8）贝氏体（B）贝氏体又叫贝茵体。

当奥氏体过冷至低于珠光体转变温度和高于马氏体形成温度，并在这一温度范围内进行等温冷却时，便分解成铁素昧平生体与渗碳体的聚合组织。

称为贝氏体。

在较高温度下形成的，显微组织呈羽毛状，叫上贝氏体（B上）；

在较低温度下形成的，为下贝氏体（Ｂ下），它易和马氏体混淆，区别在于下贝氏体比马氏体易受腐蚀，因而色黑。

此种组织的硬度比马氏体低，韧性则较高。

在电厂常用的低碳、低合金钢中，极易出现一种称为

“粒状贝氏体”的组织，它是铁素体与富碳奥氏体岛状组织的聚合结构，在焊接接头中经常出现。

贝氏体经硝酸酒精浸蚀后，在显微镜下呈深黑色。

第四节铁碳平衡状态图

钢和生铁都是铁碳合金。

含碳量低于２％的铁碳合金称为钢，超过２％的称为生铁。

为了全面了解铁碳合金在不同含碳量和不同温度下所处的状态及所具有的组织结构，可用Ｆｅ－Ｃ平衡状态图来表示这种关系，见图

图上纵座标表示温度，横座标表示铁碳合金中碳的百分含量。

例如，在横座标左端，含碳量为零，即为纯铁；

在右端，含碳量为６６７％，全部为渗碳体（Ｆｅ３Ｃ）。

图中ＡＣＤ线为液相线，在ＡＣＤ线以上的合金呈液态。

这条线说明纯铁在１５３５Ｃ凝固，随碳含量的增加，合金凝固点降低。

Ｃ点合金的凝固点最低，为１１４７Ｃ当含苞欲放碳量大于４．３％以后，随含量的增加，凝固点增高。

ＡＥＦ线为固相线。

在ＡＥＦ线以下的合金呈固态。

在液相线和固相线之间的区域为两相（液相和固相）共存。

ＡＥ线表示感谢液体合金冷却时全部凝固为奥氏体的温度。

ＧＳ线表示含碳量低于０．８％的钢在缓慢冷却时由奥氏体开始析出铁素体的温度。

ＥＣＦ水平线，１１４７Ｃ，为共晶反应线。

液体合金缓慢冷却至该温度时，发生共晶反应，生成菜氏体组织。

ＰＳＫ水平线，７２３Ｃ，为共析反应线，表示甩有含碳量的铁碳合金在缓慢冷却时，奥氏体转变珠光体的温度。

为了使用方便，ＰＳＫ线又称为Ａ１线，加热时用Ａｃ１表示，冷却时用Ａｒ１表示。

ＧＳ线称为Ａ３线，加热时用ＡＣ３表示，冷却时用Ａｒ３表示。

ＥＳ线为Ａｃｍ线，加热时用Ａｃｃｍ表示，冷却时用Ａｒｃｍ表示。

Ｅ点是碳在奥氏体中最大溶解度点，也是区分钢与生铁的分界点，其温度为１１４７Ｃ，含碳量为２．０６％。

Ｓ点为共析点，温度为７２３Ｃ，含碳量为０。

８％。

Ｓ点成分的钢是共析钢，其组织全部为珠光体。

Ｓ点左边的钢为亚共析钢，组织为铁素体+珠光体；

Ｓ点右边的钢为过共析钢，其组织为渗碳体+珠光体。

C点为共晶点，温度为1447C含苞欲放碳量为4。

3%。

C点成分的合金钢为共晶生铁，组织为菜氏体，含碳量在2—4。

3%之间的合金为亚共晶生铁，组织为菜氏体+珠光体+渗碳体；

含碳量在4。

3—6。

67%之间的合金为过共晶生铁，组织为菜氏体+渗碳体。

菜氏体组织在常温下是珠光体+渗碳体的机械混合物其性硬而脆。

现以含碳0。

3%的钢为例，说明从液态冷却到室温过程中的组织变化。

当液态钢冷却至AC线时，开始凝固，从钢液中生成奥氏体晶核，并不断长大；

当温度下降到AE线时，钢液全部凝固为奥氏体；

当温度下降到GS（Ar3）线时，从奥氏体中开始时析出铁素体晶核，并随温度的下降，晶核不断长大；

当温度下降到PSK（Ar1）线时，剩余未经转变的奥氏体转变为珠光体；

从Ar1下降到室温，其组织为铁素体珠光体，不再变化。

第五节钢的热处理

将金属加热到一定温度。

并保持一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温。

这个过程称为热处理。

热处理工艺有以下几种：

1．淬火

对于亚共析钢（低碳钢和中碳钢等）加热功当量到Ac3以上30-50C在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解和合金元素的扩散而形成马氏体组织，称为淬火。

要焊接中碳钢和某些合金钢时，近缝区可能发生淬火现象而变硬，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。

2．回火

淬火后进行回火，可以保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。

回火温度在A1以下。

按回火温度的不同可分为低温回火（150-250C）、中温回火（350-450C）、高温回火（500-650C）。

低温回火后得到回火马氏体组织，提高了钢的弹性极限，同时也有较好的韧性。

高温回火后得到回火索氏体组织，可消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢的塑性和韧性。

3．调质

某些合金钢在淬火后随即进行高温回火，这一连热处理操作称为调质。

调质能得到韧性和强度最好的配合，获得优良的综合机械性能。

4．正火

将钢加热到Ac3或Accm以上30-35C，保温后，在空气中冷却，称为正火。

许多碳素钢和低合金结构钢经正火后。

各项机械性能均较好，可以细化晶粒，常用来作为最终热处理。

对于焊接结构，经正火后，能改善焊缝质量，可消除粗晶组织、淬硬组织不均匀等。

5．退火

将钢加热到Ac3或Ac1以上30-35C，