一、鐵素體（F）

鐵素體 — 碳（C）溶入α-Fe中所形成的固溶體。 727℃ 0.02%C

力學性能：σb = 250MPa δ= 45~50% HB = 80

二、奧氏體（A）

奧氏體— 碳（C）溶入γ-Fe中所形成的固溶體。 1147℃ 2.06%C 、727℃ 0.77%℃

力學性能：σb = 250 ~ 350MPa δ= 40~45% HB = 160~200

三、滲碳體（Fe3C）

滲碳體— 是金屬化合物。碳在鐵碳合金存在的另一種形式 6.67%C

力學性能： σb = 30MPa δ= 0 HB = 800

四、珠光體（P = F Fe3C ）

珠光體— 是鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。 727℃ 0.77% C

力學性能： σb = 750MPa δ=25% HB = 180-200

白色F基體中嵌入黑片狀Fe 3C

五、萊氏體（Le）

萊氏體— 是奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。

萊氏體（Le）1147℃ 4.3%C

727℃以上為高溫Le （A Fe 3C）；727℃以下為低溫Le’（ P Fe 3C ）；

力學性能： σb = 30MPa δ= 0 HB = 700

一、什麼是狀态圖

狀态圖—— 表示合金系的成分、溫度、組織、狀态之間關系的圖表。

二、狀态圖的作用

是研究合金的成分、溫度、組織、狀态之間變化規律的工具。

杠杆定律：

以Cu-Ni二元合金相圖說明, 計算成分為C的合金在t1℃時，L和α兩相的相對質量。

在t1℃時，L和α兩相成分分别為CL ,C α。

設：合金總重量為1，液相重為WL ,α相重Wα

①定律适用于二元相圖兩相區兩相相對質量的計算。

②在單相區，其相占100%

舉例：

①當二元合金（成分已知）由兩相組成時兩相的相對質量是多少？

例：45鋼（含C=0.45%）,鐵素體（F）和Fe3C兩相各占多少？

②當二元合金兩相相對重量已知時，合金成分是多少？

例：金相觀察：F:95%; Fe3C：5%；求鋼的含碳量？

杠杆定律可以解決此類問題。

C—共晶點，1147℃ 4.3%C 共晶點—發生共晶反應的點。

共晶反應 — 在一定的溫度下，由一定成分的液體同時結晶出一定成分的兩個固相的反應。

共晶反應的産物——共晶體——機械混合物 L（4.3%C） A（2.06%C ） Fe3C （6.67%C ）

G — 純鐵的同素異晶轉變點。 912℃

P —C在α-Fe中的最大溶解度點。727℃ 0.02%C

S —共析點。 727℃ 0.77%℃

共析反應—在一定的溫度下，由一定成分的固相同時析出不同成分的另外兩個固相的反應。

共析反應的産物 — 共析體— 機械混合物

A（0.77%C） F（0.002%C ） Fe3C（6.67%C ）

ES線 — C在γ-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3CⅡ Acm線
GS線 — A—F轉變線 A3線

GP線 — F析出終了線。

PQ線 — 碳在α-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3C Ⅲ

PSK線 — 共析線 727℃ A1線

（1） 單相區：L、F、A、Fe3C

（2） 兩相區：L A、L Fe3C、A F、F Fe3C

（3） 三相區：L A Fe3C、A F Fe3C（S、C點）

亞共析鋼的結晶過程

共析鋼的結晶過程

過共析鋼的結晶過程

鐵碳合金狀态圖

六．狀态圖的作用

1．選擇材料

2．确定各種工藝參數

一、鋼的分類

1．按化學成分分類

1）碳素鋼

（1）低碳鋼 C < 0.25%

（2）中碳鋼 C = 0.25-0.6%

（3）高碳鋼 C > 0.6%

2）合金鋼

（1）低合金鋼 Me < 5%

（2）中合金鋼 Me = 5-10%

（3）高合金鋼 Me > 10%

2. 按質量分類

S：使合金産生熱裂、熱脆缺陷

P：使合金産生冷裂、冷脆缺陷

1）普通鋼

2）優質鋼

3）高級優質鋼

3．按用途分

1）結構鋼 （1）工程結構鋼 （2）機械制造用鋼

2）工具鋼（1）碳素工具鋼 （2）合金工具鋼

3）特殊性能鋼:彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等 。

4．按顯微組織分

1）亞共析鋼 2）共析鋼 3）過共析鋼

二、鋼的編号及應用

1．結構鋼

1）（普通）碳素結構鋼(Wc0.06-0.38%)

碳素結構鋼的鋼号用屈服強度（MPa）表示。這類鋼主要用于制造一般的機械零件和工程構件。

Q195（0.06-0.12%C）、Q235（0.14-0.22%C）焊接性能好，塑性、韌性好，有一定強度

2）優質碳素結構鋼

雜質P、S含量較低，主要用于制造各種較重要的機械零件。鋼号用兩位數字表示含碳量的萬分之幾。

45— 表示含碳量是萬分之45（0.45%）

08、10、15 — 沖壓件、焊接件。

15、20、25 — 滲碳淬火。

40、45、50 — 調質處理。制造齒輪、軸類零件。

60、65、70 — 淬火 中溫回火，制造彈簧。

3）合金結構鋼

合金元素在鋼中的作用

合金鋼是指為了改善鋼的性能，在碳鋼中特意加入某種合金元素的鋼種。

合金元素在鋼中可以與鐵和碳形成固溶體（合金奧氏體、合金鐵素體、合金馬氏體）和碳化物（合金滲碳體、特殊化合物）。

合金元素改善鋼的熱處理工藝性能

1、細化奧氏體晶粒

2、提高淬透性

3、提高回火抗力

合金元素提高鋼的使用性能

1、合金元素使鋼強化（固溶強化、第二相強化、細晶強化）

2、合金元素使鋼獲得特殊性能

（1）形成穩定的單相組織

（2）形成緻密氧化膜

（3）形成金屬間化合物

3）合金結構鋼

其鋼号的表示方法為：兩位數字 元素符号 數字。如：40Cr2Mo4V、60Si2Mn

① 低合金高強度結構鋼

在低碳鋼的基礎上加入不超過5%合金元素，以Mn為主要合金因素。廣泛用于建築、石油、化工、鐵道、橋梁、造船等工業部門。

牌号有Q295、Q345、Q460

② 機械結構用合金鋼

用于制造各種機械零件的合金結構鋼。又可分為：

合金滲碳鋼：20Cr、20CrMnTi

主要生産：齒輪、内燃機凸輪軸

受力情況：受摩擦力、交變接觸應力、沖擊

性能要求：高的硬度和耐磨性、高的接觸疲勞強度，心部要求有良好的韌性

熱處理：滲碳熱處理

合金調質鋼：40Cr、40MnB

主要生産：機床主軸、汽車後橋半軸、曲軸等

受力情況：彎曲、扭轉或交變載荷與沖擊載荷複合作用

性能要求：高的強度、又要有較高的塑性和韌性

熱處理： 淬火 高溫回火

合金彈簧鋼

主要生産：彈簧和其他彈性零件等

受力情況：傳遞力和緩和機械的振動與沖擊

性能要求：高的彈性極限和屈服強度，較高的疲勞強度和足夠的塑性和韌性

熱處理：淬火 中溫回火

③ 滾動軸承鋼

滾動軸承的内、外套圈和滾珠、滾柱的專用鋼種。如 GCr15等，含碳在0.95% - 1.1%，1.4-1.65%Cr。

受力情況：交變接觸壓應力及很大的摩擦力，還會受到大氣、潤滑油的侵蝕

性能要求：高的接觸疲勞強度、高的彈性極限和高而均勻的硬度和适當的韌性

熱處理：球化退火 淬火 低溫回火

2．工具鋼

工具鋼是用于制造刃具、模具、量具的鋼種。

工具的工作條件

（一）刃具

工作時強烈的摩擦，造成強烈的磨損，切削時刃部溫度很高，刃口局部會受到很大的切削力，導緻時刃崩缺；斷續切削還會給刃具帶來極大的沖擊與振動，使刃具發生折斷

（二）模具

由于金屬坯料的劇烈變形，模具的型腔及刃口部分會受到強烈的摩擦和擠壓，從而導緻型腔壁的磨損、刃口鈍化；模具工作時，還會受到沖擊與熱得作用，尤其是熱作模具，在巨大的沖擊載荷與周期性高溫—急冷（因模具表面噴灑潤滑劑）複合作用下，型腔表面會出現塌陷、溝槽、熱疲勞裂紋，甚至斷裂。

（三）量具

控制加工精度的測量工具。如卡尺、量規等。

在工作中，量具必須以極低的粗糙度與被測工件相接觸以保障被測尺寸的精确。由于量具與被測工件長期反複接觸，會導緻工作面磨損、碰撞，甚至變形，使其失去原有的尺寸精度而不能繼續使用。

各類工具雖然工作條件不一樣，但大多數在工作中既要承受很大的局部壓力和磨損，又要承受沖擊、振動與熱作用。

所以工具鋼既要有高的硬度和耐磨性，又要有足夠的韌性。

工具鋼的含碳量在0.95—2.3%之間。

常加入的元素有Si、Mn、Cr、Mo、W、V等

1）碳素工具 含碳量為0.65-1.35% ，可制造低速切削的刀具和普通模具、量具。如T8、T12A等。

2）合金工具鋼 其牌号表示方法是：一位數字（或無數字,含碳量>1%） 元素符号 數字。如：9SiCr、W18Cr4V等。

合金工具鋼又可分為合金刃具鋼、合金模具鋼、和合金量具鋼。

① 合金刃具鋼 制造各種刀具的鋼材。含碳量為0.75-1.50%，9SiCr、W18Cr4V等。

② 合金模具鋼 用于制造各種模具的鋼材。如：Cr12MoV、5CrNiMo等。

③ 合金量具鋼 生産中常用的量具，鋼闆尺、遊标卡尺等。CrWMn、GCr15

3．特殊性能鋼

1）不鏽、耐蝕鋼

性能要求：

主要是耐蝕性，高的強度，良好的加工性能（冷成形、焊接、熱處理）

加入合金元素的目的：

提高基體的電極電位；Cr

使鋼在室溫呈單相組織；Cr、Ni

在鋼的表面形成緻密的氧化膜；Cr、Si、Al

形成穩定的碳化物和金屬間化合物Ni、Nb、Ti

2）耐熱鋼

性能要求：高的熱穩定性（高溫抗氧化能力）；高的熱強性（高的蠕變抗力和持久強度）。

加入合金元素的目的：

Ø固溶強化和形成單相組織并提高再結晶溫度

Cr、Ni、W、Mo

形成彌散分布且穩定的碳化物 V、Ti、Nb

形成緻密的氧化膜；Cr、Si、Al

① 不鏽、耐蝕鋼 具有較強抵抗腐蝕能力的鋼。碳量低，加合金元素Cr、Ni。如1Cr18Ni9、0Ci19Ni9等。

② 耐熱鋼 良好的抗氧化性和熱強性鋼，如1Cr13、CR17等。

2）特殊物理性能鋼

具有特殊磁、電、彈性、膨脹等物理性能的鋼。