第三章 鐵碳合金

第3章鐵碳合金

金屬材料與熱處理教學(xué)回顧：第1章和第2章分別講述了金屬的晶體結(jié)構(gòu)和純金屬的結(jié)晶過(guò)程及金屬材料的性能。對(duì)于一定的金屬或合金而言，在平衡凝固或非平衡凝固以后，會(huì)獲得不同的組織結(jié)構(gòu)，并具有不同的性能。作為工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的碳鋼和鑄鐵而言，兩者均屬于鐵碳合金。鐵碳相圖是研究鐵碳合金的重要工具。了解與掌握鐵碳合金相圖，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制定以及工藝廢品原因的分析都具有重要的指導(dǎo)意義。

有必要研究鐵碳合金相圖以及與之相關(guān)的凝固結(jié)晶過(guò)程。第3章鐵碳合金教學(xué)要求：1、掌握鐵碳合金的鐵碳合金的基本組織、性能及符號(hào)，掌握碳含量對(duì)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響；2、了解相圖中特性點(diǎn)、特征線(xiàn)的含義及組織的分布情況。3、了解碳素鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、性能及用途。

重點(diǎn)：鐵碳合金的基本組織、性能及符號(hào)。

難點(diǎn)：鐵碳合金相圖。

鐵碳合金的組織與狀態(tài)圖鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。含碳量為0.0218%~2.11%的稱(chēng)鋼含碳量為2.11%~6.69%的稱(chēng)鑄鐵。鐵和碳可形成一系列穩(wěn)定化合物：

Fe3C、Fe2C、FeC，都可作為純組元看待。含碳量大于Fe3C成分（6.69%）時(shí)，合金太脆，已無(wú)實(shí)用價(jià)值。一、鐵碳合金的基本組織是體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低,在727℃時(shí)最大為0.0218%，室溫下僅為0.0008%。鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。鐵素體⒈組元：Fe、Fe3C⒉相⑴鐵素體：碳在-Fe中的固溶體稱(chēng)鐵素體,用F

或

表示。

鐵素體組織金相圖⑵奧氏體:碳在

-Fe中的固溶體稱(chēng)奧氏體。用A或表示。是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，1148℃時(shí)最大為2.11%。727℃時(shí)為0.77%組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，鋼材熱加工都在區(qū)進(jìn)行.碳鋼室溫組織中無(wú)奧氏體。奧氏體

奧氏體組織金相圖⑶滲碳體：即Fe3C,含碳6.69%,用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、強(qiáng)度低(b35MPa),脆性大,塑性幾乎為零Fe3C是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨),該反應(yīng)對(duì)鑄鐵有重要意義。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。

鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體滲碳體組織金相圖⑷珠光體：鐵素體與Fe3C的機(jī)械混合物，用P表示。珠光體的組織特點(diǎn)是兩相呈片層相間分布,性能介于兩相之間。珠光體珠光體(P)⑸萊氏體：與Fe3C的機(jī)械混合物高溫萊氏體：727℃以上，奧氏體與滲碳體，以L(fǎng)d表示低溫萊氏體：727℃以下，珠光體與滲碳體，以L(fǎng)’d表示為蜂窩狀,以Fe3C為基，性能硬而脆。萊氏體萊氏體(Ld)相圖的建立鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ),是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝依據(jù).二、鐵碳合金狀態(tài)圖

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK(P+Fe3C)1、重要的點(diǎn)：五個(gè)重要的點(diǎn)。2、重要的線(xiàn)：一條液相線(xiàn)、一條固相線(xiàn)、一條先共析相析出線(xiàn)、兩條溶解度線(xiàn)、三條水平線(xiàn)、“四條垂直線(xiàn)”。3、重要的區(qū)：五個(gè)單相區(qū)。

§3.3鐵碳合金相圖分析J為包晶點(diǎn):

1495oC時(shí),B點(diǎn)成分的L與H點(diǎn)成分的δ發(fā)生包晶反應(yīng),生成J點(diǎn)成分的γ，0.17%C。C點(diǎn)為共晶點(diǎn)

1148oC時(shí),C點(diǎn)成分的L發(fā)生共晶反應(yīng),生成E點(diǎn)成分的γ和Fe3C（萊氏體），4.3%C。S點(diǎn)為共析點(diǎn)

727oC時(shí),S點(diǎn)成分的γ發(fā)生共析反應(yīng),生成P點(diǎn)成分的α和Fe3C（P），0.77%C。E為碳在γ相中的最大溶解度點(diǎn)，2.11%C。P為碳在α相中的最大溶解度點(diǎn)，0.0218%C。五個(gè)重要點(diǎn)：一條液相線(xiàn)一條固相線(xiàn)一條先共析相析出線(xiàn)液相線(xiàn)：ABCD固相線(xiàn)：AHJECF先共析相析出線(xiàn)：GS兩條溶解度線(xiàn)碳在γ相中的固溶度線(xiàn)ES。碳在α中的固溶度線(xiàn)PQ。包晶反應(yīng)：L+δ＝γ共晶反應(yīng)：L＝Le(FeC3+γ

)共析反應(yīng)：γ＝P(FeC3+α)

三條水平線(xiàn)：過(guò)共析鋼共析鋼共晶白口鐵亞共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵碳素鋼白口鑄鐵亞共析鋼工業(yè)純鐵四條垂直線(xiàn)：五個(gè)單相區(qū)液相區(qū)L。高溫鐵素體相區(qū)δ

，碳在δ-Fe中的間隙固溶體。奧氏體相區(qū)A/γ，碳在γ-Fe相中的間隙固溶體。強(qiáng)度和硬度低，易于塑性變形。鐵素體相區(qū)F/α，碳在α-Fe相中的間隙固溶體。強(qiáng)度和硬度低，塑性好。滲碳體Fe3C。復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物。硬度高，脆性大，塑性和韌性低。4、相圖標(biāo)注：相組成物標(biāo)注的相圖;組織組成物標(biāo)注的相圖。鐵碳合金的分類(lèi)

鐵碳合金分類(lèi)：鋼-含碳量Wc＜2.11%

鑄鐵-含碳量Wc＞2.11%

根據(jù)組織特征，將該合金分為七種類(lèi)型：

(1)工業(yè)純鐵Wc＜0.0218％

(2)共析鋼Wc=0.77％

(3)亞共析鋼Wc=0.0218％～0.77％

(4)過(guò)共析鋼Wc=0.77％～2.11％

(5)共晶白口鐵Wc=4.3％

(6)亞共晶白口鐵Wc=2.11％～4.3％

(7)過(guò)共晶白口鐵Wc=4.30％～6.69％⒉含碳量對(duì)力學(xué)性能的影響亞共析鋼隨含碳量增加，P量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。0.77%C時(shí)，組織為100%P,鋼的性能即P的性能。＞0.9%C，F(xiàn)e3CⅡ?yàn)榫Ы邕B續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降,但硬度仍上升。＞2.11%C，組織中有以Fe3C為基的Le’,合金太脆.冷卻過(guò)程中勻晶反應(yīng)：L相→δ相→γ相→α相→α相中沿晶界析出片狀Fe3CⅢ

(一)工業(yè)純鐵結(jié)晶過(guò)程，室溫組織+Fe3CⅢ單相液體的冷卻勻晶反應(yīng)L相中析出γ相（奧氏體A）γ單相固溶體的冷卻γ相發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體P(二)共析鋼結(jié)晶過(guò)程P（+Fe3C）注意事項(xiàng)共析轉(zhuǎn)變：由一個(gè)固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨蓚€(gè)固相的轉(zhuǎn)變。共析轉(zhuǎn)變的組織為兩相交替排列的混合物。共析反應(yīng)生成的珠光體在冷卻過(guò)程中，其中的鐵素體產(chǎn)生三次析出，生成Fe3CⅢ，但與共析的Fe3C連在一起，難以分辨。共析鋼的室溫平衡組織：P500×1000×3800×L相冷卻L相→δ相L相+δ相→γ相，并且L相有剩余剩余L相→γ相γ單相的冷卻γ相→α相，但γ相有剩余剩余γ相→P（α+Fe3C），存在先析α相(三)亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程，室溫組織(+P)注意事項(xiàng)先析鐵素體（α相）在隨后的冷卻過(guò)程中會(huì)析出Fe3CⅢ，但量很少可忽略。亞共析鋼室溫平衡組織：先析鐵素體+珠光體P。單相液體的冷卻L相→γ相γ單相固溶體（奧氏體）的冷卻γ相中析出二次滲碳體（Fe3CⅡ）γ相→（α+Fe3C），存在Fe3CⅡ(四)過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程，室溫組織P+Fe3CⅡ注意事項(xiàng)從奧氏體中析出的Fe3C稱(chēng)為二次滲碳體。Fe3CⅡ沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，使材料整體脆性加大。過(guò)共析鋼室溫平衡組織：珠光體P+Fe3CⅡ。單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：L→Ld（γ+Fe3C）共晶中γ相不斷析出Fe3CII共析反應(yīng)：Ld(γ+Fe3C+Fe3CII)→Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)(五)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程，室溫組織Ld`(P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶)

注意事項(xiàng)冷卻過(guò)程中萊氏體中的奧氏體相析出，F(xiàn)e3CⅡ，但其依附于萊氏體中的Fe3C長(zhǎng)大，不可見(jiàn)。共晶白口鐵室溫組織：變態(tài)萊氏體Ld

’（珠光體呈條狀或粒狀分布在Fe3C基體上）。共晶白口鐵的基體相是Fe3C脆性相，材料整體脆性較大，硬度較高。單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余L→Ld(γ+Fe3C)先共晶γ相不斷析出Fe3CⅡ，共晶γ相析出Fe3CⅡ共析反應(yīng)：γ及Ld(γ+Fe3C+Fe3CII)→P+Ld’（P+Fe3C+Fe3CII）勻晶反應(yīng)：L→γ相室溫組織：P+Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)+Fe3CII(六)亞共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程，室溫組織P+Ld`(P+Fe3CⅡ+Fe3C共晶)+Fe3CⅡ單相液體的冷卻共晶反應(yīng)：剩余L→Ld(γ+Fe3C)共晶γ相析出Fe3CⅡ共析反應(yīng)：Ld(γ+Fe3C)→Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)勻晶反應(yīng)：L→Fe3CI室溫組織：Ld’(P+Fe3C+Fe3CII)

+Fe3CI(七)過(guò)共晶白口鐵結(jié)晶過(guò)程，室溫組織Fe3CⅠ+Ld`鐵碳合金中的基本組織鐵碳合金中的滲碳體a+Fe3CⅢa+PPP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+Ld’Ld’Fe3C+Ld’碳含量對(duì)鐵碳合金室溫組織的影響一、碳對(duì)平衡組織的影響鐵碳合金的室溫平衡組織均由鐵素體和滲碳體兩相組成，并且隨著含碳量的增加，滲碳體逐慚增加，鐵素體量逐慚減少。碳對(duì)鐵碳合金平衡組織與性能的影響

鐵碳合金成分與組織之間的關(guān)系二、碳對(duì)機(jī)械性能的影響主要對(duì)硬度、強(qiáng)度和塑性的影響。(1)對(duì)硬度的影響：硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨碳含量的增，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的F減少，合金的硬度呈直線(xiàn)關(guān)系增大，由全部為F的硬度約80HB增大到全部為Fe3C時(shí)的約800HB。

(2)對(duì)強(qiáng)度的影響Ｃ％↑,亞共析鋼中P增多而F減少。P的強(qiáng)度高。組織越細(xì)密,則強(qiáng)度值越高。F的強(qiáng)度較低。所以亞共析鋼的強(qiáng)度隨Ｃ％↑而增大。

超過(guò)共析成分之后，由于強(qiáng)度很低的Fe3CII沿晶界出現(xiàn),合金強(qiáng)度的增高變慢，到約0.9%C時(shí),Fe3CII沿晶界形成完整的網(wǎng)，強(qiáng)度迅速降低，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增加，強(qiáng)度不斷下降，到2.11%C后，合金中出現(xiàn)Ld時(shí)，強(qiáng)度已降到很低的值。再增加碳含量時(shí),由于合金基體都為脆性很高的Fe3C，強(qiáng)度變化不大且值很低，趨于Fe3C的強(qiáng)度(約20MPa～30MPa)。(3)對(duì)塑性的影響鐵碳合金中Fe3C是極脆的相，沒(méi)有塑性。合金的塑性變形全部由F提供。所以隨碳含量的增大,F量不斷減少時(shí),合金的塑性連續(xù)下降。到合金成為白口鑄鐵時(shí),塑性就降到近于零值了。對(duì)于亞共析鋼，合金的硬度、強(qiáng)度和塑性可根據(jù)成分或組織作估算。含碳量對(duì)工藝性能的影響①切削性能:中碳鋼合適②可鍛性能:低碳鋼好③焊接性能:低碳鋼好④鑄造性能:共晶合金好⑤熱處理性能:第六章介紹鑄造焊縫組織模鍛切削加工的基本形式車(chē)刨鉆銑磨三、碳對(duì)工藝性能的影響(一)切削加工性能：指被刀具切削的難易程度和加工的表面質(zhì)量等。

1、材料的硬度太軟，容易粘刀，切削熱大，切屑不易折斷，影響表面粗糙度；

2、材料的硬度太硬，刀具磨損嚴(yán)重。鋼硬度為HB250時(shí)，切削加工性最好。

3、粗晶粒鋼的韌性較差，切削易斷，切削性能較好。4、導(dǎo)熱性對(duì)切削加工意義重大：奧氏體鋼，導(dǎo)熱性低，切削熱很少為工件所吸收，而基本集聚在切削刀附近，使其變熱，降低了刀具壽命。因此，盡管奧氏體鋼的硬度不高，但切削加工性能不好。

5、片狀珠光體的切削加工性能好于二次滲碳體，當(dāng)二次滲碳體呈粒狀分布時(shí)，可改善其切削加工性能。(二)可鍛性：指金屬壓力加工時(shí)，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨著含碳量的增加，可鍛性變差。白口鑄鐵不能鍛造。(三)鑄造性：金屬的流動(dòng)性、收縮性和偏析等性能。碳含量增加，鋼的結(jié)晶溫度區(qū)間增大，對(duì)流動(dòng)性不利。但隨碳量的增加液相線(xiàn)溫度降低，當(dāng)澆注溫度相同時(shí)，含碳量高的鋼的液相線(xiàn)與鋼液溫度之差較大，即過(guò)熱度大，對(duì)流動(dòng)性有利。綜合考慮，鋼液的流動(dòng)性隨含碳量的增加而提高。澆注溫度越高，流動(dòng)性越好。

鑄鐵的液相線(xiàn)溫度比鋼低，流動(dòng)性比鋼好。共晶鑄鐵的結(jié)晶溫度最低，同時(shí)又是恒溫結(jié)晶，流動(dòng)性最好。此外，鋼的分散縮孔多，偏析大，鑄造性越差。而共晶成分鑄鐵的收縮為集中縮孔，偏析小，鑄造性好。制定熱加工工藝方面的應(yīng)用

鐵碳合金相圖中的左下角部分是鋼進(jìn)行熱處理的重要依據(jù)。1、Mn:0.8%時(shí)為雜質(zhì),是有益元素。作用為：

①?gòu)?qiáng)化鐵素體；②消除硫的有害作用。一、雜質(zhì)元素對(duì)性能的影響鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。§3.4

碳素鋼①?gòu)?qiáng)化鐵素體；②增加鋼液流動(dòng)性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點(diǎn)共晶(985℃)，熱加工時(shí)(1150~1200℃)，由于其熔化而導(dǎo)致開(kāi)裂，稱(chēng)熱脆性.鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下.2、Si：0.5%時(shí)為雜質(zhì)，是有益元素。作用為：

合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔點(diǎn)高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱(chēng)冷脆性。P一般控制在0.045%以下.鋼中的MnS夾雜比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中二、鋼中的雜質(zhì)元素及其影響由于在冶煉過(guò)程中不可能除盡雜質(zhì)，所以實(shí)際使用的碳鋼中除鐵和碳外，還含有少量的錳、硅、硫、磷及微量的氧、氫、氮等元素，會(huì)影響鋼的質(zhì)量和性能。鋼中的雜質(zhì)元素(一)錳和硅的影響煉鋼過(guò)程中必須加入脫氧劑，用以去除溶于鋼液中的氧，還可以把鋼液中的FeO還原成鐵，并形成MnO和SiO2，此外還可生成MnS以消除硫的有害作用。上述反應(yīng)大部分進(jìn)入爐渣，小部分殘留于鋼中，成為非金屬夾雜，對(duì)鋼的性能不利。

錳對(duì)碳鋼的機(jī)械性能有良好的影響，可提高強(qiáng)度和硬度。當(dāng)含量不超過(guò)0.8%時(shí)，可稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性。脫氧劑中的Mn和Si總有一部分溶于鋼液中，冷至室溫后即溶于鐵素體中，起到固溶強(qiáng)化作用。此外，Mn還可以溶入滲碳體中，形成(Fe,Mn)3C。當(dāng)鋼中的Si含量小于0.5%時(shí)，是有益元素。Si溶于鐵素體中起到固溶強(qiáng)化作用。但含量較高時(shí)，將使鋼的塑性和韌性下降。(二)硫的影響一般情況下，S在鋼中是有害元素，它是由礦石和燃料帶入鋼中。只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以FeS夾雜物的形式存在晶界上（嚴(yán)重的偏析）。最大的危害是引起“熱脆”。原因是形成（γ-Fe+FeS）共晶，熔點(diǎn)為989℃。當(dāng)鋼材在800-1000oC進(jìn)行鍛造時(shí)，晶界處的FeS塑性差而使鋼的脆性增大。

而當(dāng)鋼在1000-1200℃進(jìn)行壓力加工時(shí)，由于（γ-Fe+FeS）共晶已經(jīng)熔化，會(huì)使鋼沿著奧氏體晶界開(kāi)裂而變脆，即“熱脆”。防止熱脆的辦法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腗n，由于Mn與S的化學(xué)親和力大于Fe，優(yōu)先形成MnS，MnS的熔點(diǎn)為1600℃，高于熱加工溫度，避免熱脆的發(fā)生。硫能提高鋼的切削加工性能。在易切削鋼中，含S量一般為0.15-0.3%，同時(shí)加入0.6-1.2%Mn。(三)磷的影響

P在鋼中是有害雜質(zhì)元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的，磷在固態(tài)鋼中有一定的溶解度，固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)，但同時(shí)劇烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱(chēng)為“冷脆”。

易切削鋼中加入P，可使鐵素體適當(dāng)脆化。還可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性能，特別是同時(shí)含有Cu的情況下，作用更加顯著。(四)氮、氫、氧等微量氣體的影響

1、氮會(huì)引起鋼的時(shí)效脆性（藍(lán)脆性）氮在奧氏體中的溶解度較大，而在鐵素體中的溶解度很小，且隨溫度的降低而減小。當(dāng)鋼材由高溫快速冷卻時(shí)，過(guò)剩的氮由于來(lái)不及析出而過(guò)飽和固溶于鐵素體中，則在室溫長(zhǎng)時(shí)間放置或稍行加熱時(shí)，將有氮化鐵由鐵素體中析出，使低碳鋼的強(qiáng)度和硬度提高，而塑性和韌性降低。加入鋁、鈦形成AlN和TiN，可以消除鋼中的時(shí)效脆性。

2、氫會(huì)引起氫脆和白點(diǎn)，使材料的韌性大大降低，是非常嚴(yán)重的缺陷。

3、氧主要以各種氧化物夾雜物存在于鋼中，如FeO、A12O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等，對(duì)鋼的塑性、韌性、疲勞強(qiáng)度等危害很大。二碳素鋼的分類(lèi)工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類(lèi)。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

一、鋼的分類(lèi)1、按化學(xué)成分分

鋼的分類(lèi)及編號(hào)中碳鋼

0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼鋼類(lèi)碳素鋼合金鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152、按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來(lái)劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：3、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼

按爐別分沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時(shí)C與O反應(yīng)發(fā)鎮(zhèn)靜鋼：脫氧充分，組織致密，成材率低。半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密。按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼4、按金相組織分珠光體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼按正火組織分亞共析鋼共析鋼過(guò)共析鋼

按退火組織分電弧爐煉鋼5、按用途分

工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車(chē)輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼耐磨鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼擠壓模具

根據(jù)鋼液脫氧情況和凝固時(shí)析出一氧化碳的程度，可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼及介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼。一、鎮(zhèn)靜鋼鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁進(jìn)行充分脫氧，使氧含量不超過(guò)0.01％(一般為0.002％～0.003％)以至鋼液在凝固時(shí)不析出一氧化碳?xì)怏w，得到成分比較均勻，組織比較致密的鋼錠，叫鎮(zhèn)靜鋼。補(bǔ)充鋼錠的組織和缺陷

鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的宏觀組織與純?nèi)珜勹T錠基本相同，也是由表面細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)組成。此外，在鋼錠下部往往還有一個(gè)由等軸細(xì)晶粒所組成的致密的沉積錐體。由于固溶體的選擇結(jié)晶，后結(jié)晶的鑄錠上部含有低熔點(diǎn)的硫磷雜質(zhì)比較多。鎮(zhèn)靜鋼的缺陷主要有縮孔、縮松、偏析、氣泡、雜夾等。1─縮孔2─氣泡3─縮松4─表面細(xì)晶區(qū)5─柱狀晶區(qū)6─中心等軸晶區(qū)7─下部錐體二、沸騰鋼沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，在冶煉末期僅用Mn鐵進(jìn)行輕度脫氧，使相當(dāng)數(shù)量的氧(0.03～0.07％)殘留在鋼液中，鋼液注入錠模后，鋼中的氧與碳發(fā)生反應(yīng)，析出大量的一氧化碳?xì)怏w，引起鋼液沸騰，故稱(chēng)為沸騰鋼。從表面到心部由五個(gè)帶組成：堅(jiān)殼帶、蜂窩氣泡帶、中心堅(jiān)固帶、二次氣泡帶和錠心帶。1─頭部大氣泡2─堅(jiān)殼帶3─錠心帶

4─中心堅(jiān)固帶5─蜂窩氣泡帶6─二次氣泡帶

堅(jiān)殼帶：由致密細(xì)小的等軸晶所組成。由于受到模壁的激冷，模內(nèi)因沸騰而強(qiáng)烈循環(huán)的鋼液把附在晶粒之間的氣泡帶走，從而形成無(wú)氣泡的堅(jiān)殼帶。蜂窩氣泡帶：由分布在柱狀晶帶內(nèi)的長(zhǎng)形氣泡所構(gòu)成。在柱狀晶長(zhǎng)大過(guò)程中，選擇結(jié)晶的結(jié)果使碳氧富集于柱狀晶間的鋼液中，繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)生成氣泡；與此同時(shí)，鋼液溫度不斷下降，鋼中的氣體不斷析出并向CO氣泡內(nèi)擴(kuò)散。隨柱狀晶的成長(zhǎng)，氣泡也不斷長(zhǎng)大，最后形成長(zhǎng)形氣泡。

中心堅(jiān)固帶：澆注完畢，鋼錠頭部凝固封頂后，鋼錠內(nèi)形成氣泡需要克服的壓力增大，碳氧反應(yīng)受到抑制，氣泡停止生成。這時(shí)，結(jié)晶過(guò)程仍然繼續(xù)進(jìn)行，從而形成沒(méi)有氣泡的由柱狀晶組成的中心堅(jiān)殼帶。二次氣泡帶：由于結(jié)晶過(guò)程中碳氧濃度不斷積聚，以晶粒的凝固收縮在柱狀晶之間形成小空隙，促使碳氧反應(yīng)在此處重又發(fā)生，但生成的氣泡已不能排出，呈圓形留在鋼錠內(nèi)。

錠心帶：由粗大的等軸晶組成。在繼續(xù)結(jié)晶過(guò)程中，碳氧濃度高的地方仍有碳氧反應(yīng)發(fā)生，生成許多分散的小氣泡。此時(shí)，錠心溫度下降，鋼液粘度已經(jīng)很大，氣泡便留在錠心帶中，有的可能上浮到鋼錠上部聚集成較大的氣泡。

沸騰鋼通常為低碳鋼，含碳量不超過(guò)0.27％，宜于軋制成薄鋼板。優(yōu)點(diǎn)：成材率高，成本低。軋制后表面質(zhì)量好，內(nèi)部氣泡可以焊合。缺點(diǎn)：成分偏析大，組織不致密，機(jī)械性能不均勻，沖擊韌性較低，不宜制造機(jī)械性能要求高的零件。齒輪刀具二、鋼的編號(hào)我國(guó)鋼材的編號(hào)是采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。采用漢語(yǔ)拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱(chēng)、用途、特性和工藝方法時(shí)，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱(chēng)的漢字的漢語(yǔ)拼音中選取第一個(gè)字母.常用鋼產(chǎn)品的名稱(chēng)、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)（GB/T221—2000）名稱(chēng)符號(hào)位置名稱(chēng)符號(hào)位置碳素結(jié)構(gòu)鋼Q頭橋梁用鋼q尾低合金高強(qiáng)度鋼Q頭鍋爐用鋼g尾易切削鋼Y頭焊接氣瓶用鋼HP尾碳素工具鋼T頭車(chē)輛車(chē)軸用鋼LZ頭(滾珠)軸承鋼G頭機(jī)車(chē)車(chē)軸用鋼JZ頭焊接用鋼H頭沸騰鋼F尾鉚螺鋼ML頭半鎮(zhèn)靜鋼b尾船用鋼國(guó)際符號(hào)鎮(zhèn)靜鋼Z尾汽車(chē)大梁用鋼L尾特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ尾壓力容器用鋼R尾質(zhì)量等級(jí)A.B.C.D.E尾1、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)Q表示“屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值單位是MPa；質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號(hào):沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示為Q235AF、Q235BZ。鋼板低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號(hào)中沒(méi)有表示脫氧方法的符號(hào)。如Q345C。根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾）和化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如16Mn。*說(shuō)明：通常情況下，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。熱連軋鋼板齒輪加工方鋼2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬(wàn)分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。鋼帶*說(shuō)明：①

含Mn量為0.7~1.0%時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)“Mn”，如40Mn。②對(duì)于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼,在鋼號(hào)后分別加字母F和b，如08F、10b。③高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母A，如20A。鋼管3、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩位數(shù)字（表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾）+合金元素符號(hào)+該元素百分含量數(shù)字+……當(dāng)合金元素的平均含量小于1.50%時(shí)，只標(biāo)元素符號(hào)，不標(biāo)含量；當(dāng)合金元素的平均含量為1.50~2.