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介绍
现代材料可分为四大类——金属、聚合物、陶瓷和复合材料。尽管高分子材料发展迅速，但金属材料中钢仍然是工程技术中应用最广泛、最重要的材料。那么哪些因素决定了钢材的主导地位。下面我们来详细介绍一下。
钢铁是从铁矿石中提炼出来的，铁矿石资源丰富且价格低廉。钢又称铁碳合金，由铁（Fe）和碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）及其他少量元素（Cr）组成。 、V等）合金。通过调整钢中各种元素的含量和热处理工艺（四火：淬火、退火、回火、正火），可以获得多种金相组织，从而赋予钢不同的物理性能。
钢材经过取样、研磨、抛光，最后用特定腐蚀剂腐蚀后，在金相显微镜下观察到的组织称为钢材的金相组织。钢铁材料的秘密就隐藏在这些组织结构中。
在Fe-Fe3C体系中，可以制备多种不同成分的铁碳合金。它们在不同温度下的平衡结构不同，但都是由几种基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成钢中丰富的金相结构。常见的金相组织有八种：
铁氧体
碳溶解在α-Fe晶格间隙中形成的填隙固溶体称为铁素体。具有bcc结构，晶粒呈等轴多边形分布，用符号F表示。其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，但强度和硬度较低（30-100HB）。
在合金钢中，它是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体。 α-Fe中碳的溶解量非常低。在AC1温度下，碳的最大溶解量为0.0218%，但随着温度降低，溶解度降至0.0084%。因此，在慢冷条件下，铁素体晶界会出现三次渗碳体。随着钢中含碳量的增加，铁素体含量相对减少，珠光体含量增加。此时的铁氧体呈网状、月牙状。
奥氏体
碳溶解在γ-Fe晶格间隙中形成的填隙固溶体称为奥氏体。具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。
奥氏体在1148℃时最大溶解度为2.11%C，727℃时可溶解0.77%C；其强度、硬度比铁氧体高，塑性、韧性好，无磁性。具体力学性能与碳含量和晶粒尺寸有关。视大小而定，一般为170~，=40~50%。
TRIP钢（变形塑性钢）是基于奥氏体良好的塑性和柔韧性而发展起来的钢。它利用残余奥氏体的应变诱发相变和相变诱发塑性来提高钢板的塑性，改善钢板的成形性。表现。碳素或合金结构钢中的奥氏体在冷却过程中转变为其他相。高碳钢和渗碳钢只有经过高温渗碳淬火后，才能在马氏体的间隙中残留奥氏体。金相结构呈白色，因为不易腐蚀。
渗碳体
渗碳体是由碳和铁按一定比例合成的金属化合物。它由分子式Fe3C表示。其碳含量为6.69%，在合金中形成(Fe,M)3C。渗碳体硬而脆，塑性和冲击韧性几乎为零，脆性很高，硬度为800HB。在钢中常呈网状、半网状、片状、针片状、粒状分布。
珠光体
由铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体钢材元素检测，用符号P表示。其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，具有高强度、中等硬度和一定的塑性。
珠光体是钢的共析转变产物。其形态是铁素体和渗碳体像指纹一样层状排列。按碳化物分布形式可分为片状珠光体和球状珠光体两类。
(1)片状珠光体：可分为粗片状、中片状和细片状三种类型。
(2)球状珠光体：通过球化退火得到，渗碳体呈球团状分布在铁素体基体上；渗碳体球团的尺寸取决于球化退火工艺，尤其是冷却速度。球形珠光体可分为粗球形、球形、细球形和点状珠光体四种类型。
贝氏体
它是钢在珠光体转变区以下、Ms点以上的中温区奥氏体转变的产物。贝氏体是铁素体和渗碳体的机械混合物，是介于珠光体和马氏体之间的组织，用符号B表示。
根据形成温度不同，分为粒状贝氏体、上贝氏体（上图B）和下贝氏体（下图B）。
粒状贝氏体强度较低，但韧性较好；下贝氏体既有较高的强度，又有良好的韧性；粒状贝氏体的韧性最差。贝氏体的形态是可变的。从形状特征来看，贝氏体可分为羽毛状、针状和粒状三类。
(1)上贝氏体：上贝氏体的特点是：铁素体条状排列大体平行，有与铁素体针轴平行的渗碳体细条(或细短棒)，呈羽毛状。形状。
(2)下贝氏体：呈细针状、片状，有一定的取向，比淬火马氏体更易受腐蚀，与回火马氏体十分相似。在光学显微镜下极难区分，但在电子显微镜下很容易区分；针状铁氧体体内有碳化物析出，其排列方向与铁素体片的长轴成55～60度角。下贝氏体不含孪晶，位错较多。
(3)粒状贝氏体：形状相当于多边形铁素体，内部有许多不规则的岛状组织。当钢的奥氏体冷却到略高于上贝氏体形成温度时，析出的铁素体中的部分碳原子通过铁素体/奥氏体相界从铁素体向奥氏体迁移，造成奥氏体不均匀富集。碳，从而抑制奥氏体向铁素体的转变。这些奥氏体区一般呈孤岛状、粒状或条状，分布在铁素体基体上。在连续冷却过程中，晶粒中奥氏体的生成取决于奥氏体成分和冷却条件。有如下几个变化。
1）全部或部分分解为铁素体和碳化物。电镜下可见粒状、棒状或小块状碳化物，呈弥散分布、多向分布；
2）部分转变为马氏体，光学显微镜下呈黄色；
3）富碳奥氏体残留。
粒状贝氏体中的铁素体基体上覆盖着粒状碳化物（岛状组织原本是富碳奥氏体，冷却时分解为铁素体和碳化物，或转变为马氏体或残留富碳奥氏体碳奥氏体颗粒）。羽毛状贝氏体，基体为铁素体，铁素体片边缘析出条状碳化物。下贝氏体和针状铁素体上覆盖有小片状碳化物，片状碳化物与铁素体长轴的角度约为55～60度。
魏氏组织
它是由相互交叉的铁氧体针状体以约60度的角度嵌入钢基体中组成的过热结构。粗大的魏氏组织使钢的塑性和韧性降低，脆性增加。亚共析钢加热时，因过热而形成粗大晶粒，冷却时迅速析出。因此，除了沿奥氏体晶界呈网状析出的铁素体外，还有一部分铁素体从晶界切入晶粒。变形机制形成并分离成针状沉淀物。具有这种分布形状的组织称为魏德曼组织。当过热过共析钢冷却时，渗碳体也会形成针状结构，从晶界延伸到晶粒中，形成魏氏组织。
马氏体
碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。马氏体具有很高的强度和硬度，但塑性很差，几乎为零。用符号M表示，不能承受冲击载荷。马氏体是过冷奥氏体快速冷却以及Ms和Mf点之间剪切模式转变的产物。
此时碳（及合金元素）来不及扩散，仅从γ-Fe晶格（面心）向α-Fe晶格（体心）转变，即发生固溶（奥氏体）转变。碳在γ-Fe中是碳在α-Fe中的固溶体，因此马氏体转变是“无扩散”的。根据马氏体的金相形态特征，可分为板条马氏体（低碳）和针状马氏体。
(1)板条马氏体：又称低碳马氏体。尺寸大致相同的细小马氏体条平行排列，形成马氏体束或马氏体域；晶域间的取向差异较大，一次奥氏体晶粒内可形成多种不同的取向。场地。
由于板条状马氏体是在高温下形成的，在冷却过程中不可避免地会发生自回火，形成的马氏体内部会析出碳化物，因此容易受到侵蚀而发黑。
(2)针状马氏体：又称片状马氏体或高碳马氏体，其基本特征是：奥氏体晶粒中形成的第一片马氏体片状结构较粗大，且往往将奥氏体晶粒分裂到整个晶粒中，从而使奥氏体晶粒的尺寸后期形成的马氏体是有限的。因此，片状马氏体尺寸不一，分布不规则。
针状马氏体以一定的取向形成。马氏体针状体中有脊面。含碳量越高，越明显，马氏体越锋利。同时，马氏体之间存在白色残余奥氏体。
(3)淬火后形成的马氏体在回火后还可以形成三种特殊的金相组织：
1）回火马氏体：是指淬火时形成的片状马氏体（晶体结构为体心方），在回火第一阶段分解——其中的碳以过渡碳化物的形式脱溶——形成，一种复杂相极细的过渡碳化物片状结构（与基体的界面为共格界面）分散分布在固溶体基体中（晶体结构已变为体心立方）；
这种结构即使在金相（光学）显微镜下放大到最大倍数，也无法与其内部结构区分开来。只能看到整个组织是黑色针状体（黑色针状体的形状与淬火时形成的片状马氏体相似（也称为“α马氏体”的白色针状体基本相同），而这种黑色针状体称为“回火马氏体”。
2）回火屈氏体：淬火马氏体经中温回火的产物。其特点是：马氏体的针状形态会逐渐消失，但仍依稀可见（含铬合金钢，合金铁素体的再出现，结晶温度比较高，所以仍保持针状形状）。析出的碳化物非常小，在光学显微镜下很难清晰地区分。碳化物颗粒只能在电子显微镜下看到，并且极易受到侵蚀和结构变黑。
如果回火温度高于上限或停留时间稍长，针头就会发白；此时，碳化物会集中在针的边缘，钢的硬度会稍低，强度会下降。
3）回火索氏体：淬火马氏体经高温回火后的产物。其特点是：索氏体基体上覆盖有细粒状碳化物，在光学显微镜下可清晰区分。这种组织也称为回火组织，具有良好的强度和韧性的结合。铁素体上的细晶碳化物越小，硬度和强度越高，韧性越低；反之，硬度和强度越低，但韧性越高。
莱氏体
铁碳合金中的共晶混合物，即碳质量分数（含碳量）为4.3%的液态铁碳合金钢材元素检测，称为机械混合物，其中奥氏体和渗碳体同时从液体中结晶出来1480°C。它是莱氏体，用符号Ld表示。
由于奥氏体在727℃时转变为珠光体，因此莱氏体在室温下由珠光体和渗碳体组成。为了区分，将727℃以上的莱氏体称为高温莱氏体（Ld），将727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体（L'd）。莱氏体的性质与渗碳体相似，硬度高，塑性差。
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