钢铁是钢和铸铁的总称，是国民经济中应用最广泛的工程材料。工业用钢按化学成分可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两大类。由于碳钢容易冶炼，价格低廉，可以满足一般工程机械、机械零件及工具的性能要求。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些金属或非金属元素而得到的多元合金，其目的是显著地改变或提高合金钢的某些特殊要求性能，使钢材能...

钢的氮化是向钢的表面层渗入氮原子以提高表层的硬度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性的化学热处理工艺，也称为渗氮。 1）气体氮化 这种方法是向井式炉中通入氨气，利用氨气受热分解来提供活性氮原子，反应如下： 2NH3　＝＝＝3H2+ 2［N］ 由于氨的分解在200℃以上开始，铁素体对氮有一定的溶解能力，所以氮化温度不高，不超过钢的...

钢的化学热处理 化学热处理是另一种表面强化热处理技术，其方法是将工件置于特定介质中加热和保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，从而达到表面强化的目的。各种化学热处理的基本过程包括以下3个阶段。 ①分解　工件处于某种介质中，介质在加热过程中分解出渗入元素的活性原子。 ②吸收　工件表面对活性原子进...

在钢材的生产实际中，许多机械零件如轴、齿轮、凸轮等，要求表面有较高的耐磨性，而心部则要求有足够的塑性和韧性。采用表面淬火可以适应上述要求。 表面淬火是通过快速加热使钢表层奥氏体化，然后淬火冷却，这样表层便可获得硬而耐磨的马氏体组织，而心部组织并未发生变化，仍保持着较高的塑韧性。由于这一热处理工艺具有一系列优点，因此，在...

钢在固态下加热、保温和冷却过程中，会发生一系列组织转变即发生固态相变。在不同的温度、时间和冷却条件下，材料将形成不同的组织和性能。钢的固态相变是热处理的理论基础。 钢的热处理是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺。热处理是一种重要的金属热加工工艺，在机械制造工艺中占有十分重要...

钢的淬透性是指钢在淬火时能够获得淬硬深度的能力，它是钢材固有的一种热处理工艺性能。在规定的试验条件下淬火，钢的淬硬层深度越大，则钢的淬透性就越好。因此，淬透性的高低可以用规定条件下淬透层深度的大小来表示。一般规定从淬火件表面至半马氏体区（马氏体与非马氏体组织各占一半的地方）的距离为淬透层深度，而半马氏体处可用测量硬度的...

钢的回火是将淬火钢重新加热到A c1点以下适当温度，保温一定时间，然后冷却的热处理工艺。淬火钢不经回火一般不能直接使用。这是因为钢的淬火组织由淬火马氏体和残余奥氏体所组成，它们都是不稳定的组织，而淬火马氏体又极脆，同时淬火工件中存在着很大的内应力，若不及时回火，会使工件发生变形甚至开裂。回火的目的就是为了消除工件淬火后...

淬火是将钢加热到A c3或A c1以上，保温一定时间使其奥氏化，再以大于临界冷却速度进行快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。淬火的目的主要是为了获得马氏体，淬火后再经回火可提高钢的硬度和耐磨性。它是强化钢材最重要的热处理方法。 （1）淬火工艺 1）淬火加热温度 碳钢的淬火加热温度选择范围如图1．4．17所示。 对...

将钢加热到适当温度，保温一定时间，随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，这一过程称为退火。退火的主要目的在于减少钢材化学成分和组织的不均匀性，消除内应力、调整和改善钢材的力学性能和工艺性能，并为最终热处理作好组织准备。 钢的退火工艺种类很多，可分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火等这几种。...

奥氏体化是钢的组织转变的基本条件。下面首先以共析钢为例，分析奥氏体的形成过程： （1）奥氏体的形成 共析钢在A1点以下全部为珠光体组织，珠光体（P）是铁素体（F）和渗碳体（Fe3 C）两相组成的机械混合物；因此珠光体向奥氏体（A）的转变过程中必须进行晶格的改组和铁、碳原子的扩散。奥氏体的形成是通过形核及长大过程来实现的...

钢的正火是将钢加热到A c3或A ccm以上30～50℃，保温一定时间后从炉中取出在空气中冷却得到珠光体基体组织的热处理工艺。与退火的明显区别是，正火的冷却速度更快一些，形成的组织更细一些（共析碳钢正火后获得索氏体组织），因而钢的力学性能也有所提高。 正火的主要应用范围如下： 图1．4．16　退火和正火的加热温度范围 ...

铁碳合金相图是研究钢、生铁（铸铁）的基本工具。钢的含碳量小于2.11%，生铁（铸铁）的含碳量为2.11%～6.69%，大于6.69%的铁碳合金工业上没有使用价值。因此，目前铁碳合金相图的含碳量不是0～100%的完整的图形，而只研究0～6.69% C的部分，即Fe作为一个组元，含碳量6.69%的Fe3 C作为另一组元的F...

铁是具有同素异构的金属。低于912℃时，Fe呈体心立方晶格（α-Fe），在912～1 394℃时，Fe呈面心立方晶格（γ-Fe），在1 394～15 383℃时，Fe又呈体心立方晶格（δ-Fe）。铁碳合金在液态时铁和碳可以无限互溶；在固态时碳能溶于铁的晶格中，形成间隙固溶体。当含碳量超过铁的溶解度时，多余的碳便与铁形成...

合金相图是用来表示合金系的平衡相与成分、温度之间关系的图形，又称合金状态图或合金平衡相图。应用合金相图，可清晰了解合金在缓慢加热或冷却过程中的组织转变规律。所以，相图是进行金相组织分析、制订铸造、锻压、焊接、热处理热加工工艺的重要依据。 2.4.1　二元合金相图的建立 相图都是通过实验方法建立起来的，最常用的是热分析法...

固溶体、金属化合物是组成合金的基本相。由两种或两种以上的相按一定质量百分数组合而成的物质称为机械混合物。例如，铁素体和渗碳体在某种条件下形成的机械混合物称为珠光体。机械混合物的性能取决于各组成相的性能，以及各相的数量、形状、大小和分布。

合金中溶质含量超过溶剂的溶解度后，会出现新相。这个新相可能是另一种固溶体，也可能是晶格类型和性能完全不同于任一组元的新相，称为金属化合物。一般可用化学分子式表示，如Fe3 C，TiC，CuZn等。 金属化合物一般具有熔点高、硬度高、脆性大的特点，在合金中主要作为强化相，如Fe3 C在钢中存在，将使钢的强度、硬度、耐磨性...

某种元素的晶格中溶入其他元素原子组成的相称为固溶体。形成固溶体后，晶格保持不变的组元称为溶剂；晶格消失或被溶解的组元称为溶质。由此可知，固溶体的晶格类型与溶剂组元相同，显微形貌也与溶剂相同。 固溶体的浓度通常是指固溶体中溶质所占的质量百分数。在一定条件下，溶质元素在固溶体中的极限浓度称为固溶体的溶解度。凡溶解度有一定限...

（1）合金。一种金属元素与其他金属元素或非金属元素，经熔炼、烧结或其他方法结合成具有金属特性的物质称为合金，如碳钢是铁和碳组成的合金；黄铜是铜和锌组成的合金。 （2）组元 组成材料的最基本、能独立存在的物质称为组元（简称元）。一般来说，组元是组成该材料的元素，但稳定的化合物也可以作为组元。例如，黄铜的组元是铜和锌，青铜...

金属在固态下，由一种晶格转变为另一种晶格的过程称为同素异构转变。如铁、钛、锰、锡等均有同素异构转变的性能。纯铁的同素异构转变过程如图1．2．8所示，从图中可以看出，纯铁在1 538℃时开始结晶，在1 538～1 394℃时为体心立方晶格，称为δ-Fe；温度下降到1 394～912℃时为面心立方晶格，称为γ-Fe；在91...

金属的性能与其组织有关，而组织与结晶过程有关，因而要了解金属的结晶规律，以便控制结晶过程，形成希望得到的组织和性能。 2.2.1　纯金属的结晶 （1）结晶的概念 除少数粉末冶金制品外，绝大多数金属制件都是经过熔化、冶炼和浇注而获得的，这种由液态转变为固态的过程称为凝固。如果凝固的固态物质是晶体，则这种凝固又称为结晶。一...