导图社区 含碳量不同铁分类
一张思维导图带你认识工程材料中含碳量不同铁的分量！摘自工程材料书本，分类所得钢、白口铸铁，介绍其一般加工工艺等知识内容，内容要为简要，适合配合书籍记忆学习！适合学习工程材料学的同学使用！
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铁素体（工业纯铁）
钢（含碳量0.0218%～2.11%）
亚共析钢
结晶过程：L ® L+A ® A ® A+F® P+F
共析钢（含碳量0.77%）
结晶过程：L ® L+A ® A ® P
过共析钢
结晶过程：L ® L+A ® A® A+Fe3C（二次）® P+Fe3C(二次)
白口铸铁（含碳量2.11%～6.69%）
铸造性能好，硬而脆
亚共晶白口铸铁
L ®L+A ®A+Ld[A+Fe3C+Fe3C(二次) )]高温莱氏体 ®A+Fe3C(二次) )+Ld[A+Fe3C+Fe3C(二次) )]高温莱氏体 ®P+Fe3C(二次) +L'd[P+Fe3C+Fe3C(二次) ]低温莱氏体
共晶白口铸铁（含碳量4.3%）
L ®L+Ld(A+Fe3C)高温莱氏体 ®Ld[A+Fe3C+Fe3C(二次) )]高温莱氏体 ®L'd[P+Fe3C+Fe3C(二次) ]低温莱氏体
过共晶白口铸铁
L ®L+Fe3C ®L+Fe3C+Ld[A+Fe3C+Fe3C(二次) )]高温莱氏体 ®Fe3C+Ld[A+Fe3C+Fe3C(二次) )]高温莱氏体 ®P+Fe3C+L'd[P+Fe3C+Fe3C(二次) ]低温莱氏体
最终相组成：F+Fe3C
一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）—预备热处理—机加工—最终热处理
热处理
指将钢在固态下，加热、保温、冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。其中冷却是热处理的关键。
I. 普通热处理
i. 退火（炉冷）
目的
调整硬度，便于切削加工
消除内应力，防止加工中变形
细化晶粒，为最终热处理做组织准备
工艺
完全退火
对象
温度
Ac3+30～50℃
组织
F+P
球化退火
将钢中渗碳体球状化
对于有严重网状二次Fe3C的过共析钢 先正火，消除网状渗碳体，在球化退化
降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能
为淬火作组织准备
F+球状Fe3C
Ac1+30～50℃
冷却到略低于Ar1的温度
共析钢
合金工具钢
碳素工具钢
轴承钢等
等温退火
亚共析钢Ac3+30～50℃
共析和过共析钢Ac1+30～50℃
扩散退火
再结晶退火
去应力退火
ii. 正火（空冷）
共析钢Ac1+30～50℃
过共析钢Acm+30～50℃
对于低、中碳钢，和退火目的相同
对于过共析钢，消除网状渗碳体，为球化退火做组织准备
普通件最终热处理
F+S
S
iii. 淬火
获得马氏体或下贝氏体组织
配以回火，改善组织，提高钢的性能
处理钢种
淬火温度
预备热处理及其组织
F+P——退火
（F+S）或S——正火
淬火后组织
M
M+A’
过共析钢Ac1+30～50℃
预备热处理组织
球状P
M+球状Fe3C+A’
不加热到Acm原因
此时奥氏体晶粒粗大，淬火后得到马氏体晶粒也粗大
M含碳量高，A’量增多
让钢的硬度、耐磨性下降
脆性、变形开裂性倾向增加
淬火介质
选取方法
在C曲线鼻尖处快冷
Ms线附近缓冷
达到既获得马氏体，又减小内应力的目的
常用介质
水
冷却能力强，但低温能力过大，因此适用于形状简单的碳钢件
油
低温区冷却能力理想，高温区冷却能力小，用于合金钢和小尺寸碳钢件
熔盐（称作盐浴）
冷却能力介于水和油之间，用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火
淬火方法
单液淬火
工件在一种介质中连续冷却到室温
优点：操作简单，易实现自动化
双液淬火
先在冷却能力强的介质中冷却，躲过鼻尖温度 再用能力弱的发生马氏体转变
例：水淬油冷，油淬空冷
冷却理想：优点
不易掌握：缺点
形状复杂的碳钢件，大型合金钢件：适用工件
分级淬火
在Ms附近用盐浴或碱浴淬火，待内外温度均匀再取出缓冷：方法
减小内应力：目的
小尺寸工件：适用工件
等温淬火
在温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间：方法
下贝氏体：组织
良好综合力学性能，淬火应力小：优点
形状复杂、要求较高的小型件：适用工件
iv. 回火
没有淬火的钢回火无意义 淬火后应立即回火
将淬火钢重新加热到A1一下的某一温度，保温后冷却：概念
淬火钢组织发生转变，从亚稳定状态到稳定状态转变：意义
减少或消除淬火内应力，防止开裂或变形
获得所需力学性能。一般淬火钢硬度高，脆性大 回火可调整硬度、韧性
稳定尺寸。是非平衡的M与A’变为平衡或接近平衡的组织
高淬透性的钢软化。
组织转变
马氏体分解（小于200℃）：第一阶段
马氏体析出碳增加：过程
回火马氏体+碳化物：产物
残余奥氏体分解（200～300℃）：第二阶段
A’可能转变为回M或下B
碳化物转变（250～400℃）：第三阶段
回火托氏体（F+颗粒状Fe3C）
Fe3C聚集长大和F再结晶（450～700℃）：第四阶段
温度小于600℃回火索氏体，600℃～Ac1回火珠光体
回火种类
低温回火（150～250℃）
回火马氏体：组织
各种工具、模具、轴承以及渗碳和表面淬火工件：适用工件
中温回火（350～500℃）
回火托氏体：组织
各类弹簧：适用工件
高温回火（500～650℃）
回火索氏体：组织
组织具有良好力学性能，高强度同时，具有良好塑性、韧性
淬火+高温回火：调质
用于连杆、轴、齿轮等各种重要结构件
精密零件、量具等的预备热处理
回火脆性
不可逆回火脆性（第一类回火脆性）
淬火钢在250～350℃回火时出现
不可逆，无法消除，应避开这个温度范围
可逆回火脆性（第二类回火脆性）
500～650℃时出现
含Cr、Mn、Si、Ni的结构钢：出现钢种
消除办法
回火后快冷
加入合金元素W（约1%）、Mo（约0.5%）
该法适用于大截面零件
II. 表面热处理
表面淬火
概念
在不改变钢化学成分、心部组织情况下，快速加热将表面奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的方法
使表面具有高硬度、耐磨性、疲劳极限
表硬里韧，保持一定强度、硬度条件下，内部有足够塑性和韧性
主要方法
火焰加热
感应加热
适用工件
承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件
0.4%～0.5%C的中碳钢，铸铁
化学热处理
渗碳
提高钢表面硬度、耐磨性、疲劳极限。同时保持心部良好韧性
特点
质量好、效率高，但渗碳层成分和深度不易控制
方法
气体渗碳法
固体渗碳法
渗氮
III. 其他热处理
IV. 热处理缺陷
过热
加热温度过高或保温时间过长，导致晶粒粗化。 正火可以消除
过烧
加热温度过高，晶界处低熔点共晶体或化合物被熔化或氧化。 无法消除
氧化
脱碳
工件表层的碳被介质中的H2、O2烧毁，表面含碳量下降影响工件表面硬度和耐磨性
变形
开裂
浮动主题
改善切削性能
低碳钢——正火
中碳钢——退火或正火
高碳钢——球化退火
成分
相
L—— 液相
F —— 铁素体
A——奥氏体
Fe3C——渗碳体
P(珠光体)——F+Fe3C的机械混合物
Ld(莱氏体)——A+Fe3C的机械混合物
低温时 A 变为 P 称为低温莱氏体，符号L'd
