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鋼鐵基礎知識
作者:dongshang   發布時間:2011/7/19

      一、鋼的定義
  一般指含碳量小于2%并含有某些其他元素的鐵碳合金。鋼具有強度高、韌性好、易于加工成形、原材料資源豐富、冶煉容易、價格便宜等優點,是應用最廣泛的一種金屬材料。
  二、鋼的簡史
  中國在春秋末期(前476年以前)已出現人工鍛煉的鋼。到東漢時期已掌握了炒鋼技術。鋼的工業生產最早采用坩堝法,產量低、成本高,難于滿足工業發展的需要。
  1856年,英國的H.貝塞麥發明了轉爐煉鋼法,1856~1864年,英國的K.W.西門子和法國的P.E.馬丁發明了平爐煉鋼法。1899年,法國的P.L.T.埃魯發明了電弧爐煉鋼法。20世紀50年代后,先后出現了真空除氣、電渣重熔、鋼包精煉、真空熔煉等精煉技術,使電爐鋼的品質更好,各種新鋼種也相繼出現。
  鋼是現代社會生產和生活所必需的基本材料,而鋼和鋼材的產量、品種、質量已作為衡量一個國家工業、農業、國防和科學技術現代化的一個重要標志。
  三、鋼的組織和特性
  鐵是鋼的基本組成元素。鐵在固態有兩種晶體結構,一是體心立方結構(存在于兩個溫度范圍內,912℃以上稱α鐵,1394℃以上稱δ鐵);另一是面心立方結構(存在于912~1394℃之間,稱γ鐵)。
  碳是鋼中另一主要元素,對鋼的組織和性能起重要作用,通常隨著含碳量的增加,鋼的強度增加、塑性下降。
  碳在鋼中主要有兩種存在形式,一是溶入鐵中與鐵形成固溶體(兩種以上化學組分互相溶解而形成的均勻固相);另一是與鐵形成鐵碳化合物,稱滲碳體(Fe3C),其硬度高、脆性大。碳溶于α鐵中形成的固溶體稱鐵素體;溶于γ鐵中形成的固溶體稱奧氏體,其最大溶解度為2.11%。
  鋼在冷卻過程中,過飽和的奧氏體將發生分解,形成鐵素體和滲碳體。鐵素體和滲碳體組成的呈片狀相間排列的混合物稱珠光體。一般碳素鋼在室溫下的金相組織由鐵素體、珠光體和滲碳體組成在碳素鋼基礎上加入各種合金元素,可制成各種合金鋼。加入不同的合金元素,可使合金鋼具有耐熱、耐腐蝕、耐磨、高強度等特殊性能。
  合金元素按其與碳的親和力不同分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素;按其對鋼的組織轉變影響不同分為擴大奧氏體區元素和縮小奧氏體區元素。合金元素還影響鐵碳相圖中特征點位置、相變、碳的擴散及鋼的淬透性等。除加入合金元素外,通過熱處理工藝,也可改變鋼的組織結構和性能,如提高鋼的強度、增加韌性、獲得良好的加工工藝性能等。

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