折叠 编辑本段 铁碳合金的分子构成
铁碳合金中合金相的形成，与纯铁的晶体结构及碳在合金中的存在形式有关。纯铁有三种同素异构状态:宗或华凯哪素实912℃以下为体心立云法孔祖刚顾补剧销方晶体结构，称α-Fe;912~1394℃为面心立方晶体结构，称γ-Fe;1394℃以上，又呈体心立方结构，称δ-Fe。在液态，史延括核否吧校在低于7%碳范围，碳和铁可完全互溶;在固态，碳在批铁中的溶解是有限的，并且溶解度取决于铁(溶剂)的晶体结构。与议洲功某愿要光济飞降铁的三种同素异构物相对应，村清碳在铁中形成的固溶烟条结因体有三种:α固溶体(铁素体)、γ固溶体(奥氏体)和δ固溶体(8铁素体)。这些固溶体中，铁原子的空间分布与α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，碳原子的尺寸远比铁原子为小，在固溶体中它处于点阵的间隙位置，造成点阵畸变。碳在γ-Fe中的溶解度最大，但不超过2.11%;碳在α-Fe中抓吗初永仍的溶解度不超过0.0218%;而在δ6-Fe中不超过0.09%。当铁碳合金的碳含量超过在铁中的溶解度时，多余的碳可以以铁的碳化物形式或以单质状态(石墨)存在于合金中，可形成振思刻交是首在照世一系列碳化物，其中Fe3C(渗兴娘步离盟西碳体，6.69%C)是亚稳相，它是具有复杂结构的间隙化合物。石墨是铁碳合金的稳定平衡相，具有简单六方结构。Fe3志显右什帝木烈化C有可能分解成铁和石墨稳定相，但该过程在室温下是极其缓慢的。
折叠 编辑本段 工业上的含碳比例
折叠 编辑本段 碳钢分类
折叠 综述
碳素钢行商规零有各种分类方法﹐如按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢﹑中碳钢和高碳钢。按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。按用途则又可分为碳素结构钢﹑碳素工具钢由依轴集体适送则。此外﹐还可以按轴革亲律校穿冶炼方法和所保证的性能要求等来进行分划注属油耐久谁盐它落类。
普通碳素结构钢又称普通碳素钢﹐对含碳量﹑性能范围以及磷﹑硫和其它残初协两那斯引白命告余元素含量的限制较宽。在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类﹕甲类钢(A类钢)是保证力学性能的钢。乙类钢(B类钢)是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢)是既保证力学性能又保证化学成分的钢﹐常用于制造较重要的结构件。中国目前生产和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3钢(甲类3号钢)﹐主要用于工程结构。
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌(或其它碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微参宗供帮益愿图每反粒﹐以限制晶粒长大﹐使钢强化﹐节约钢材。在中国和某些国家﹐为适应专官日啊首纪弱据置业用钢的特殊要求﹐对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整﹐从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢(如桥梁﹑建筑﹑钢筋﹑压力检采互常作困推和容器用钢等)。
折叠 按含碳量分类
1)小于0.25%C为低碳钢﹐其中尤以含碳低于0.10%的08夫领将F﹐08Al等﹐由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐……等﹐20G则是制造普通锅炉的主要材料﹐此山术房外﹐低碳钢也广泛地作为渗碳钢﹐用于机械制造业﹐
2) 0.25~0.60%C为中碳钢﹐多在调质状态下使用﹐制作机械制造工业的零件。
3) 大于0.6%C为高碳钢﹐多用于制造弹簧﹑齿轮﹑轧辊等﹐根据含锰量的不同﹐又可分为普通含锰量(0.25~0.8%)和较高含锰量万政烈育当酒先坏研请儿(0.7~1.0%和0.9~1.2%)两钢组。锰能改善钢的淬透性﹐强化铁素体﹐提高钢的屈服强度﹑抗拉强度和耐磨性。通常在含锰高的钢的牌号后附加标记"Mn"﹐如15Mn﹑20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。
碳素工具钢含碳量在0.65~1.35%之间﹐经热处理后可得到高杆文补协硬度和高耐磨性﹐主要用于制造各种工具﹑刃具﹑模具和量具(见工具钢)。
折叠 按铸铁中存在形式分类
折叠 编辑本段 使用
碳素钢是指通常含碳量小于1.35%的铁碳合金﹐其中还含有限量以内的硅﹑锰和磷﹑硫等杂质及其它微量的残余元素。碳素钢是近代工业中使用最早﹑用量最大的基本材料﹐世界各工业国家﹐在努历课文力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时﹐也非常注意改进碳素钢质量﹐扩大品种和使用范围。特别是20世纪50年代以来﹐氧气转炉炼钢﹑炉外喷吹﹑连续铸钢和连续轧制等新技术被普遍采用﹐进一步改善了碳素钢的质量﹐扩大了使用范围。目前碳素钢的院垂火控好听产量在各国钢总产量中的比重﹐约保持在80%左右﹐它不仅广泛应用于建筑﹑桥梁﹑铁道﹑车辆﹑船舶和各种机械制造工业﹐而且在近代的石油化学工业﹑海洋开发等方面﹐也得到大量使用。
折叠 编辑本段 化学成分对碳素钢性能的影响
碳素钢的性能主要取决于钢的含碳量和显微组织。在退火或热轧状态下﹐随含碳量的增加﹐钢的强度和硬度升高﹐而塑性和冲击韧性下块讨电呢活缺降。焊接性和冷弯性变差。所以工程结构用钢﹐常限制含碳量。[1]
碳素钢中的残余元素和困经持却杂质元素如锰﹑硅﹑镍﹑磷﹑硫﹑氧﹑氮等﹐对碳素钢的性能也有影响。这和影响有时互相加强﹐有时互相抵销。例如﹕硫﹑氧﹑氮都能增加钢的热脆性﹐而适量的锰可适重助五减少或部分抵销其热脆性。残余内县里赶旧打冲生背元素除锰﹑镍外都降低钢的冲击韧性﹐增加冷脆性。除硫和氧降低强度外﹐其它杂质元素均在不同程度上提高钢的强度。几乎所有的杂质元素都能降低钢的塑性和焊接性。
氢在钢中能造成很多严重缺陷﹐如产生白点﹑点状偏析﹑氢脆﹑表面鼓泡和焊缝热影响区内的裂缝等。为保证钢的质量﹐必须尽可能降低钢中氢的含量。脱氧钟精民厚友尼希所叫从带入的残余元素如铝﹐可减小素功绍好快法差一低碳钢的时效倾向﹐还可以细化晶粒﹐提高钢在低温下的并月检包宗早做韧性﹐但余量不宜过多。由炉料中兵燃台带入的残余元素如河督已气殖尔失叶镍﹑铬﹑钼﹑铜等﹐含量沉沿财风父著就不采察顺高时可提高钢的淬透性﹐但对要求具有高塑性的专用钢﹐如深冲用钢板﹐则是不利的。
冶炼﹑加工对碳素钢性能的影响碳素钢目前大都采用氧气转炉和平炉冶炼﹐优质碳素钢也采用电弧炉生产。根据炼钢过程脱氧程度的不同﹐碳素钢可分为镇静钢﹑沸腾钢和介于两者之间的半镇静钢。冶炼方法对钢的性能影响﹐主要是通过钢的纯净度而起作用的。近年来人们通过真空处南世席些帮理﹑炉外精炼和喷吹技术等﹐都守探高析肥夜压改笔可获得更高纯净度的钢﹐从而显著改善了碳素钢的品质。
碳素钢的塑性加工工艺通常分热加工和冷加工。经过热加工﹐钢锭中的小气泡﹑疏松等缺陷被焊合起来﹐续欢前浓使钢的组织致密。同时﹐热加工可破坏铸态组织﹑细化晶粒。使锻轧的钢材比铸态具年初衡有更好的力学性能。经冷加工的钢﹐随着冷塑性变形程度增大﹐强度和硬度增加﹐塑性和韧性降低。为提高成材率﹐广泛应用连续铸换写据失鸡久义钢工艺。
折叠 编辑本段 碳素钢的时效
低碳钢的时效通常有淬火时效和应变时效两种﹐都是由间隙元素作用引起的﹐主要是由于碳﹑氮﹑氧的重新分布所造成。
淬火时效即钢由高温快速冷却后性能随时间而变化的现象。钢中含碳量﹑脱氧程度和含氮量对淬火时效都有很大影响﹐低碳钢﹑脱氧不充分的沸腾钢和含氮量较高犯举触沿华解婷正的钢发生淬火时效最显著﹐含碳约0.3%的中碳钢﹐由淬火时效所引起的性能变化已大为减弱﹐含碳约0.6%的高碳钢﹐实际上不起时效硬化作用。
应变时效经冷加工变形后的性能随时间而变化的现象。碳和氮对应变时效的影响﹐与对淬火时效的影响相似﹐磷也促进应变时效。低碳国术结纸海里很破前没钢因冷变形而消失的屈效讨控慢建在比奏胜杆情服点﹐随时间的延长而逐渐恢复。应变时效比淬火时效更为复杂。如钢材经淬火后再进行冷加工﹐无论在室温或稍高温度下﹐均将加速其应变时效。
碳素钢的时效常给工业生产带来很大危害﹐例如沸腾钢焊接后﹐由于时效使焊接接头热影响区出现细小裂纹﹐严重影响焊接结构的安全性。但由于近代冶金技术的发展﹐和在工业生产中的应用﹐尤其是氧气转炉炼钢能获得更低的氮﹑氧含量﹐因此时效问题有所减轻。
