表1 鋼鐵材料的基本組織
序號(hào) 名稱(chēng) 含義
1
晶粒和晶界
金屬結(jié)晶后形成的外形不一致、內(nèi)部品格排列方向一致的小晶體，稱(chēng)為晶粒。晶粒與晶粒之間的分界面，稱(chēng)為晶界
2
相和相界
在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并有界面相互隔開(kāi)的均勻組成部分，稱(chēng)為相。相與相之間的界面，稱(chēng)為相界
3
固溶體
在組成合金的一種金屬元素的晶體中溶有另一種元素的原子形成的固態(tài)相，稱(chēng)為固溶體。固溶體一般有較高的強(qiáng)度、良好的塑性、耐蝕性以及較高的電阻和磁性
4
金屬化合物
合金中不同元素的原子相互作用形成的、晶格類(lèi)型和性能完全不同于其組成元素的、具有金屬特性的固態(tài)相，稱(chēng)為金屬化合物
5
奧氏體
奧氏體是碳和其他元素溶解在y-Fe中的固溶體。奧氏體具有面心立方晶體，塑性好，一般在高溫下存在
6
鐵索體
鐵素體是碳和其他元素溶解于a-Fe中的固溶體。鐵素體具有體心立方晶格，含碳量極少，其性能與純鐵極為相似，也叫純鐵體
7
滲碳體
滲碳體是鐵和碳的化合物，也稱(chēng)碳化三鐵(№c)，含碳量6.69％，具有復(fù)雜的品格結(jié)構(gòu)。其性能硬而脆，幾乎沒(méi)有塑性
8
珠光體
珠光體是鐵索體和滲碳體相間的片層狀組織。因其顯微組織有指紋狀的珍珠光澤而得名。其性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度、硬度適中，并具有良好的塑性和韌性
9
索氏體
亦稱(chēng)細(xì)珠光體，是奧氏體在低于珠光體形成溫度分解而成的鐵素體和滲碳體的混合物。其層片比珠光體細(xì)，僅在高倍顯微鏡下才能辨別。硬度、強(qiáng)度和沖擊韌性均高于珠光體
10
屈氏體
亦稱(chēng)極細(xì)珠光體，由奧氏體在低于珠光體形成溫度分解而成的鐵素體和滲碳體的混合體。其層片比索氏體更細(xì)。其硬度和強(qiáng)度均高于索氏體
11
貝氏體
貝氏體是過(guò)飽和鐵素體和滲碳體的混合物。貝氏體又分為上貝氏體和下貝氏體。在較高溫度形成的稱(chēng)“上貝氏體”，呈羽毛狀；在較低溫度形成的稱(chēng)“下貝氏體”，呈針狀或竹葉狀。下貝氏體與上貝氏體相比，其硬度和強(qiáng)度更高，并保持一定的韌性和塑性
12
馬氏體
馬氏體通常是指碳在a-Fe中的過(guò)飽和固溶體。鋼中馬氏體的硬度隨碳含量的增加而提高。高碳馬氏體硬度高而脆，低碳馬氏體則有較高的韌性。馬氏體在奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中硬度最高
13
萊氏體
是碳合金中的一種共晶組織。在高溫時(shí)由奧氏體和滲碳體構(gòu)成；在低溫時(shí)(727℃以下)，由珠光體和滲碳體構(gòu)成。含碳量為4.3％，組織中含有大量滲碳體，所以硬度高，塑性、韌性低
14
斷口檢驗(yàn)
斷口組織是鋼材質(zhì)量標(biāo)志之一。將試樣刻槽或折斷后用肉眼或lO倍放大鏡檢查斷口情況，稱(chēng)為斷口檢驗(yàn)。從斷口可以看出金屬的缺陷
15
塔形車(chē)削發(fā)
紋檢驗(yàn)
將鋼材車(chē)成規(guī)定的塔形或階梯形試樣，然后用酸蝕或磁粉法檢驗(yàn)發(fā)紋，簡(jiǎn)稱(chēng)塔形檢驗(yàn)
注：含碳量皆指質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
表2： 鋼鐵材料的一般熱處理
名稱(chēng)熱處理過(guò)程 熱處理目的
1．退 火
將鋼件加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻到室溫
①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工
②細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織，改善鋼的性能及為以后的熱處理作準(zhǔn)備
③消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力。防止零件加工后變形及開(kāi)裂
退火類(lèi)別
(1)完全退火
將鋼件加熱到臨界溫度(不同鋼材臨界溫度也不同，一般是710-750℃，個(gè)別合金鋼的臨界溫度可達(dá)800—900oC)以上30—50oC，保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻(或埋在沙中冷卻)
細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度，充分消除內(nèi)應(yīng)力完全退火適用于含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在O．8％以下的鍛件或鑄鋼件
(2)球化退火
將鋼件加熱到臨界溫度以上20～30oC，經(jīng)過(guò)保溫以后，緩慢冷卻至500℃以下再出爐空冷
降低鋼的硬度，改善切削性能，并為以后淬火作好準(zhǔn)備，以減少淬火后變形和開(kāi)裂,球化退火適用于含碳量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于O．8％的碳素鋼和合金工具鋼
(3)去應(yīng)力退火
將鋼件加熱到500～650oC，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(一般采用隨爐冷卻)
消除鋼件焊接和冷校直時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，消除精密零件切削加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防止以后加工和用過(guò)程中發(fā)生變形
去應(yīng)力退火適用于各種鑄件、鍛件、焊接件和冷擠壓件等
2．正火
將鋼件加熱到臨界溫度以上40～60oC，保溫一定時(shí)間，然后在空氣中冷卻
①改善組織結(jié)構(gòu)和切削加工性能
②對(duì)機(jī)械性能要求不高的零件，常用正火作為最終熱處理
③消除內(nèi)應(yīng)力
3． 淬火
將鋼件加熱到淬火溫度，保溫一段時(shí)間，然后在水、鹽水或油(個(gè)別材料在空氣中)中急速冷卻
①使鋼件獲得較高的硬度和耐磨性
②使鋼件在回火以后得到某種特殊性能，如較高的強(qiáng)度、彈性和韌性等
淬火類(lèi)別
(1)單液淬火
將鋼件加熱到淬火溫度，經(jīng)過(guò)保溫以后，在一種淬火劑中冷卻
單液淬火只適用于形狀比較簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不太高的碳素鋼及合金鋼件。淬火時(shí)，對(duì)于直徑或厚度大于5～8mm的碳素鋼件，選用鹽水或水冷卻；合金鋼件選用油冷卻
(2)雙液淬火
將鋼件加熱到淬火溫度，經(jīng)過(guò)保溫以后，先在水中快速冷卻至300—400oC，然后移人油中冷卻
(3)火焰表面淬火
用乙炔和氧氣混合燃燒的火焰噴射到零件表面，使零件迅速加熱到淬火溫度，然后立即用水向零件表面噴射, 火焰表面淬火適用于單件或小批生產(chǎn)、表面要求硬而耐磨，并能承受沖擊載荷的大型中碳鋼和中碳合金鋼件，如曲軸、齒輪和導(dǎo)軌等
(4)表面感應(yīng)淬火
將鋼件放在感應(yīng)器中，感應(yīng)器在一定頻率的交流電的作用下產(chǎn)生磁場(chǎng)，鋼件在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鋼件表面迅速加熱(2一lOmin)到淬火溫度，這時(shí)立即將水噴射到鋼件表面。
經(jīng)表面感應(yīng)淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持著較好的強(qiáng)度和韌性。
表面感應(yīng)淬火適用于中碳鋼和中等含碳量的合金鋼
4．回火
將淬火后的鋼件加熱到臨界溫度以下，保溫一段時(shí)間，然后在空氣或油中冷卻
回火是緊接著淬火以后進(jìn)行的，也是熱處理的最后一道工序
①獲得所需的力學(xué)性能。在通常情況下，零件淬火后的強(qiáng)度和硬度有很大提高，但塑性和韌性卻有明顯降低，而零件的實(shí)際工作條件要求有良好的強(qiáng)度和韌性。選擇適當(dāng)?shù)幕鼗饻囟冗M(jìn)行回火后，可以獲得所需的力學(xué)性能
②穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸
③消除內(nèi)應(yīng)力
(1)低溫回火
將淬硬的鋼件加熱到150-50oC,并在這個(gè)溫度保溫一定時(shí)間，然后在空氣中冷卻,低溫回火多用于切削刀具、量具、模具、滾動(dòng)軸承和滲碳零件等
消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
類(lèi)別
(1)中溫回火
將淬火的鋼件加熱到350～450％，經(jīng)保溫一段時(shí)間冷卻下來(lái),一般用于各類(lèi)彈簧及熱沖模等零件
使鋼件獲得較高的彈性、一定的韌性和硬度
(1)高溫回火
將淬火后的鋼件加熱到500～650oC，經(jīng)過(guò)保溫以后冷卻,主要用于要求高強(qiáng)度、高韌性的重要結(jié)構(gòu)零件，如主軸、曲軸、凸輪、齒輪和連桿等
使鋼件獲得較好的綜合力學(xué)性能，即較高的強(qiáng)度和韌性及足夠的硬度，消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
5．調(diào)質(zhì)
將淬火后的鋼件進(jìn)行高溫(500～600oC)回火多用于重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類(lèi)、齒輪、連桿等調(diào)質(zhì)一般是在粗加工之后進(jìn)行的
細(xì)化晶粒，使鋼件獲得較高韌性和足夠的強(qiáng)度，使其具有良好的綜合力學(xué)性能
6．時(shí) 效 處 理
(1)人工時(shí)效
將經(jīng)過(guò)淬火的鋼件加熱到100～160℃，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的保溫，隨后冷卻
消除內(nèi)應(yīng)力，減少零件變形，穩(wěn)定尺寸，對(duì)精度要求較高的零件更為重要
(2)自然時(shí)效
將鑄件放在露天；鋼件(如長(zhǎng)軸、絲杠等)放在海水中或長(zhǎng)期懸吊或輕輕敲打 要經(jīng)自然時(shí)效的零件，最好先進(jìn)行粗加工
7．化學(xué)熱處理
將鋼件放到含有某些活性原子(如碳、氮、鉻等)的化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)加熱、保溫、冷卻等方法，使介質(zhì)中的某些原子滲入到鋼件的表層，從而達(dá)到改變鋼件表層的化學(xué)成分，使鋼件表層具有某種特殊的性能
化學(xué)熱處理
(1)鋼滲的碳
將碳原子滲入鋼件表層
常用于耐磨并受沖擊的零件，如:輪、齒輪、軸、活塞銷(xiāo)等
使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韌性
(2)鋼滲的氮
將氮原子滲入鋼件表層
常用于重要的螺栓、螺母、銷(xiāo)釘?shù)攘慵?/p>
提高鋼件表層的硬度、耐磨性、耐蝕性
類(lèi)別
(3)鋼的氰化
將碳和氮原子同時(shí)滲入到鋼件表層適用于低碳鋼、中碳鋼或合金鋼零件，也可用于高速鋼刀具
提高鋼件表層的硬度和耐磨性
8．發(fā)黑
將金屬零件放在很濃的堿和氧化劑溶液中加熱氧化，使金屬零件表面生成一層帶有磁性的四氧化三鐵薄膜常用于低碳鋼、低碳合金工具鋼
由于材料和其他因素的影響，發(fā)黑層的薄膜顏色有藍(lán)黑色、黑色、紅棕色、棕褐色等，其厚度為0.6～0.8μm
防銹、增加金屬表面美觀和光澤，消除淬火過(guò)程中的應(yīng)力
-End-
