鐵碳相圖在客觀上反映了鋼鐵材料的組織隨成分和溫度變化的規(guī)律，它在工程上為選材、用材及鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工工藝提供了重要的理論依據(jù)，因此在生產(chǎn)中具有重大的實(shí)際意義，主要應(yīng)用在以下方面。1．在鋼鐵材料選用方面的應(yīng)用由鐵碳相圖可知，鐵碳合金中隨著含碳量的不同，它的平衡組織也各不相同，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能不同。因此，可以根據(jù)零件的不同性能要求來(lái)合理地選擇材料。例如，建筑結(jié)構(gòu)和各種型鋼需用塑性、韌性好的材料，可選用含碳量較低的鋼材；機(jī)械零件需要強(qiáng)度、塑性及韌性都較好的材料，應(yīng)選用碳含量適中的中碳鋼；各種工具要用硬度高和耐

1．多晶體的變形特點(diǎn)除了少數(shù)場(chǎng)合，實(shí)際上使用的金屬材料大多是多晶體。多晶體的塑性變形也是以滑移和孿生為其基本方式，但是多晶體是由許多形狀、大小、取向各不相同的單晶體晶粒所組成的，這就使多晶體的變形過程更加復(fù)雜。首先，多晶體的塑性變形受到晶界的阻礙和位向不同的晶粒的影響；其次，任何一個(gè)晶粒的塑性變形都不是處于獨(dú)立的自由變形狀態(tài)，需要其周圍的晶粒同時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變形來(lái)配合，以保持晶粒之間的結(jié)合和整個(gè)晶體的連續(xù)性。因此，多晶體的塑性變形表現(xiàn)出如下變形特點(diǎn)：①晶粒變形的不同時(shí)性，各晶粒的變形有先有后。②各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性

鋼的加熱轉(zhuǎn)變是為了獲得均勻、細(xì)小的奧氏體晶粒，然而得到奧氏體組織不是最終目的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)零件、構(gòu)件都在室溫下工作，所以高溫奧氏體狀態(tài)最終總是要冷卻下來(lái)。鋼從奧氏體狀態(tài)的冷卻過程是熱處理的關(guān)鍵工序。因?yàn)殇摰男阅茏罱K取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變后的組織。因此，研究不同冷卻條件下鋼中奧氏體組織的轉(zhuǎn)變規(guī)律，對(duì)于正確制定鋼的熱處理冷卻工藝，獲得預(yù)期的性能具有重要的實(shí)際意義。鋼在鑄造、軋制、鍛造、焊接以后，也要經(jīng)歷由高溫到室溫的冷卻過程。這雖然不作為一個(gè)熱處理工序，但實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)冷卻轉(zhuǎn)變過程，正確控制這些過程，有利于減小或防止熱加工

在熱塑性加工間斷期間，或者熱塑性加工完成以后，如果金屬仍處于較高的溫度，此時(shí)金屬將會(huì)發(fā)生以下三種軟化過程：靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。(1)靜態(tài)回復(fù)  金屬經(jīng)熱塑性加工以后，形成位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)，使內(nèi)能增高，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)。在變形停止以后，若變形量不超過臨界變形量，將會(huì)發(fā)生靜態(tài)回復(fù)。影響熱塑性加工后靜態(tài)回復(fù)的因素有以下幾點(diǎn)。1)變形溫度升高，驅(qū)動(dòng)回復(fù)的儲(chǔ)存能減少，回復(fù)速度減慢。2)變形量增大，儲(chǔ)存能增加，回復(fù)速度加快。3)變形速度加快，儲(chǔ)存能增加，回復(fù)速度加快。4)隨著熱塑性加工后停留

鋼經(jīng)熱處理后性能之所以發(fā)生重大的變化，是由于經(jīng)過不同的加熱和冷卻過程，鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。因此，要制定正確的熱處理工藝規(guī)范，保證熱處理質(zhì)量，必須了解鋼在不同加熱和冷卻條件下的組織變化規(guī)律，這就是熱處理的原理。鋼為什么可以進(jìn)行熱處理？是不是所有的金屬材料都能進(jìn)行熱處理呢？這個(gè)問題與合金相圖有關(guān)。原則上只有在加熱或冷卻時(shí)發(fā)生固溶度顯著變化或者發(fā)生類似純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即有固態(tài)相變發(fā)生的合金才能進(jìn)行熱處理。純金屬、某些單相合金等不能用熱處理強(qiáng)化，只能采用加工硬化的方法。因?yàn)殇摼哂泄参鲛D(zhuǎn)變這一重要特性，像純鐵具有同素

淬火鋼回火時(shí)的沖擊韌度并不總是隨回火溫度的升高單調(diào)地增大，有些鋼在一定的溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌度會(huì)顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性。鋼在250~400℃溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫做第一類回火脆性，在450~650℃溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫做第二類回火脆性。(1)第一類回火脆性  第一類回火脆性幾乎在所有的工業(yè)用鋼中都會(huì)出現(xiàn)。鋼中含有的合金元素一般不能抑制第一類回火脆性，但Si、Cr、Mn等元素可將脆化溫度推向更高的溫度。到目前為止，還沒有一種有效地消除第一類回火脆性的熱處理或合金化方

完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上，保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，使組織完全奧氏體化后進(jìn)行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼（wc=0.3%~0.6%），其目的是細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善鋼的可加工性。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時(shí)，有網(wǎng)狀二次滲碳體析出，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度顯著降低。在中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄件、鍛（軋）件中，常見的缺陷組織有魏氏組織、晶粒粗大和帶狀組織等。在焊接工件焊縫處的組

完全退火需要的時(shí)間很長(zhǎng)，尤其是過冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼更是如此。如果將奧氏體化后的鋼以較快的冷速冷卻至稍低于Ar1的溫度等溫，使奧氏體變?yōu)橹楣怏w，再空冷至室溫，則可大大縮短退火時(shí)間，這種退火方法叫做等溫退火。等溫退火適用于高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼，它不但可以達(dá)到和完全退火相同的目的，而且有利于鋼件獲得均勻的組織和性能。但是對(duì)于大截面鋼件和大批量爐料，卻難以保證工件達(dá)到等溫溫度，故不宜采用等溫退火。青島豐東熱處理有限公司是豐東股份在山東的控股子公司，是從事熱處理加工，熱處理裝備研發(fā)與制造的專業(yè)公司。為客戶提供化

在冷態(tài)下成形的沖壓零件用鋼稱沖壓用鋼（沖壓鋼）。這類鋼既要求具有較高的塑性、成形性好，又要求沖壓出來(lái)的零件具有平滑光潔的表面。1)化學(xué)成分。沖壓鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc<0.2%。對(duì)沖壓變形量大、輪廓形狀復(fù)雜的零件，則多采用wc<0.05%的鋼。2)常用的沖壓用鋼。沖壓用薄鋼板通常在熱處理后經(jīng)精壓后供貨，鋼板材料是低碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，用量最大的是08F和08 A1薄板。對(duì)形狀簡(jiǎn)單、外觀要求不高的沖壓件，可選用價(jià)廉的08F鋼；而沖壓性能要求高，外觀要求嚴(yán)的零件宜選用08 A1；變形不大的一般沖壓件，可用10鋼

合金刃具鋼主要是指用來(lái)制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等切削刃具的鋼。刃具在工作時(shí)受到零件的壓力，刃部與切屑之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，使刀刃磨損并發(fā)熱，切削速度越大，刃部溫度越高，結(jié)果導(dǎo)致刃部硬度降低，甚至喪失切削功能，此外刃具還承受一定的沖擊和振動(dòng)，因此，要求刃具具有以下性能。1)高的硬度和耐磨性。一般刃具的硬度應(yīng)高于60HRC，切削某些高硬度材料時(shí)，刃具的硬度還要更高些。通常硬度越高，耐磨性越好。耐磨性直接影響刃具壽命，耐磨性不僅決定于硬度，而且與鋼中碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布狀況有關(guān)。2)高的熱硬性。熱硬性是指鋼

低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素(合金元素總量WMe<3%)而得到的鋼。這類鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度要高10%～30%，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法是由代表屈服強(qiáng)度的漢語(yǔ)拼音字母(Q)、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D、E)三個(gè)部分按順序排列組成的。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)反映了低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中有害元素（磷、硫）含量的多少，從A級(jí)到E級(jí)，鋼中磷、硫含量依次減少。如Q390A，代表屈服強(qiáng)度為390MPa、質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。合金元素在低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中起的作用有：固溶

鋁合金在剛淬火后，強(qiáng)度和硬度并不高，塑性很好；但放置幾天后，強(qiáng)度和硬度會(huì)顯著提高，而塑性則明顯下降。鋁合金的這種淬火后力學(xué)性能隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象，稱為時(shí)效硬化現(xiàn)象，這一過程稱為時(shí)效。鋁沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在近鋁端處亦沒有共析轉(zhuǎn)變，只有固態(tài)溶解度隨溫度變化的曲線。將鋁合金固溶處理時(shí)，高溫下的過飽和α固溶體被原封不動(dòng)地保留到室溫。但是這種過飽和固溶體在室溫下處于不平衡狀態(tài)，有脫溶分解和析出強(qiáng)化相而趨于穩(wěn)定的傾向。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)化相逐漸脫溶而使合金強(qiáng)度硬度提高，即所謂時(shí)效硬化。時(shí)效有自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種方式。

不完全退火是將鋼加熱至Ac1~Ac3（亞共析鋼）或Ac1~Accm（過共析鋼）之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得相近于平衡組織的熱處理工藝。由于加熱至兩相區(qū)溫度，因此基本上不改變先共析鐵素體或滲碳體的形態(tài)及分布。如果亞共析鋼原始組織中的鐵素體已均勻細(xì)小，只是珠光體片間距小，硬度偏高，內(nèi)應(yīng)力較大，那么只要進(jìn)行不完全退火即可達(dá)到降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力的目的。由于不完全退火的加熱溫度低、時(shí)間短，因此對(duì)于亞共析鋼鍛件來(lái)說(shuō)，若其鍛造工藝正常，鋼的原始組織分布合適，則可采用不完全退火代替完全退火。

許多機(jī)械零件如汽車、拖拉機(jī)齒輪，內(nèi)燃機(jī)凸輪，活塞銷等工作條件比較復(fù)雜，一方面零件表面承受強(qiáng)烈的摩擦和交變應(yīng)力的作用，另一方面又經(jīng)常承受較強(qiáng)烈的沖擊載荷作用，這類零件要求鋼表面具有高硬度，心部要有較高的韌性和足夠的強(qiáng)度。為了滿足這樣的工作條件，常選用合金滲碳鋼。對(duì)合金滲碳鋼的基本性能要求是經(jīng)滲碳、、淬火和低溫回火后，表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般合金滲碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc=0.10%~0.25%（也可適當(dāng)提高至wc=0.3%），以保證滲碳零件心部有較高的塑性和韌性。合金滲碳鋼中，主加元素為鉻

不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)（如酸類）中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。一般不銹鋼不一定耐酸，而耐酸鋼則一般都具有良好的耐蝕性。金屬的腐蝕是指金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起其表層變質(zhì)、損耗甚至破壞的現(xiàn)象。根據(jù)腐蝕過程進(jìn)行的機(jī)理不同，可以將腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。電化學(xué)腐蝕是由金屬與周圍介質(zhì)之間作用而引起的。電化學(xué)腐蝕的基本特點(diǎn)是：在金屬不斷受到破壞的同時(shí)還有電流產(chǎn)生。大部分金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。當(dāng)兩種電極電位不同的金屬互相接觸，而且有電解質(zhì)溶液存在時(shí)

可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)熱處理得到的一種高強(qiáng)度鑄鐵，其石墨呈團(tuán)絮狀，削弱了石墨對(duì)基體的割裂作用和應(yīng)力集中效應(yīng)，因此可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度，而且具有一定的塑性和韌性。由于塑性比灰鑄鐵好，又叫做展性鑄鐵或韌性鑄鐵，可鍛鑄鐵特別適宜于大量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁小件，甚至可以鑄造質(zhì)量為數(shù)十克和壁厚在2mm以下的鑄件?？慑戣T鐵可部分地代替鑄鋼、合金鋼和非鐵金屬材料，廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)部門。可鍛鑄鐵化學(xué)成分的一般范圍見表1。從表中可見，其碳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，碳和硅在促進(jìn)石墨化和改善鑄造性能方面的作用基本相似，都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素

淬火碳鋼回火時(shí)，隨著回火溫度的升高和回火時(shí)間的延長(zhǎng)，相應(yīng)地要發(fā)生如下幾種轉(zhuǎn)變。(1)馬氏體中碳的偏聚  在80℃以下很低的溫度回火時(shí)，鐵原子和合金元素難以進(jìn)行擴(kuò)散遷移，碳原子也只能作短距離的遷移。板條馬氏體內(nèi)存在大量的位錯(cuò)，碳原子傾向于偏聚在位錯(cuò)線附近的間隙位置，降低馬氏體的彈性畸變能。片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，除少量碳原子向位錯(cuò)線偏聚外，大量碳原子將向垂直于馬氏體c軸的(100)面富集，形成小片富碳區(qū)。碳原子的偏聚現(xiàn)象不能用金相方法直接觀察到，但可用電阻法或內(nèi)耗法間接證實(shí)，因?yàn)樘荚隈R氏體一

再結(jié)晶退火是將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌木鶆虻容S晶粒，同時(shí)消除加工硬化和殘留應(yīng)力的熱處理工藝。經(jīng)過再結(jié)晶退火，鋼的組織和性能恢復(fù)到冷變形前的狀態(tài)。再結(jié)晶退火既可作為鋼材或其他合金多道冷變形之間的中間退火，又可作為冷變形鋼材或其他合金成品的最終熱處理。再結(jié)晶退火溫度與金屬的化學(xué)成分和冷變形量有關(guān)。當(dāng)鋼處于臨界變形量(2%~10%)時(shí)，應(yīng)采用正火或完全退火來(lái)代替再結(jié)晶退火。一般鋼材的再結(jié)晶退火溫度為650~700℃，保溫時(shí)間為1～3h，通常在空氣中冷卻。

正火后回火的目的一般是主要針對(duì)于大截面零件而言的有以下作用，非常重要：1、對(duì)于像電機(jī)軸、壓機(jī)容器等零件（材質(zhì)一般為碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼）而言，正火+高溫回火就是其最終熱處理，因此正火后及時(shí)回火處理能有效的穩(wěn)定組織及尺寸，進(jìn)一步消除工件內(nèi)應(yīng)力，對(duì)提高綜合力學(xué)性能有明顯作用；2、對(duì)于大型鍛件而言，正火后及時(shí)高溫回火（一般還在中間加一次過冷）除了能達(dá)到前面所述之目的外，還有擴(kuò)氫的重要作用，特別是高淬透性鋼，（氫是產(chǎn)生白點(diǎn)的因素）而大鍛件若內(nèi)部產(chǎn)生了白點(diǎn)的話一般都要報(bào)廢。所以重要零件（或特殊材料）正火+高溫回火是十分必要的。

低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上為改進(jìn)其淬透性差、淬火易變形、開裂和熱硬性不足等缺陷加入少量合金元素（一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于SU/o）發(fā)展而來(lái)的。主要用于制造尺寸精度要求較高且形狀、截面較復(fù)雜，但對(duì)熱硬性要求不太高的刃具，如鉸刀、絲錐、板牙及輕型模具等。低合金刃具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wc=0.8%~1.5%，用以保證高的硬度和耐磨性。常加入的合金元素有鉻、錳、硅等，以提高鋼的淬透性和耐回火性，使鋼在200～300℃時(shí)仍保持高的硬度（60HRC以上）。還有少量的鎢、釩、鉬等元素，可進(jìn)一步改善鋼的硬度和耐磨性，細(xì)化晶粒，改善