鐵碳合金中合金相的形成,與純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及碳在合金中的存在形式有關(guān)。純鐵有三種同素異構(gòu)狀態(tài):912℃以下為體心立方晶體結(jié)構(gòu),稱α-Fe;912~1394℃為面心立方晶體結(jié)構(gòu),稱γ-Fe;1394℃以上,又呈體心立方結(jié)構(gòu),稱δ-Fe。在液態(tài),在低于7%碳范圍,碳和鐵可完全互溶;在固態(tài),碳在鐵中的溶解是有限的,并且溶解度取決于鐵(溶劑)的晶體結(jié)構(gòu)。與鐵的三種同素異構(gòu)物相對應(yīng),碳在鐵中形成的固溶體有三種:α固溶體(鐵素體)、γ固溶體(奧氏體)和δ固溶體(δ鐵素體)。這些固溶體中,鐵原子的空間分布與α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致,碳原子的尺寸遠(yuǎn)比鐵原子為小,在固溶體中它處于點(diǎn)陣的間隙位置,造成點(diǎn)陣畸變。碳在γ-Fe中的溶解度,但不超過2.11%;碳在α-Fe中的溶解度不超過0.0218%;而在δ-Fe中不超過0.09%。當(dāng)鐵碳合金的碳含量超過在鐵中的溶解度時(shí),多余的碳可以以鐵的碳化物形式或以單質(zhì)狀態(tài)(石墨)存在于合金中,可形成一系列碳化物,其中Fe3C(滲碳體,6.69%C)是亞穩(wěn)相,它是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。石墨是鐵碳合金的穩(wěn)定平衡相,具有簡單六方結(jié)構(gòu)。Fe3C有可能分解成鐵和石墨穩(wěn)定相,但該過程在室溫下是極其緩慢的。
按含碳量分類
1)小于0.25%C為低碳鋼,其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等,由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐等,20G則是制造普通鍋爐的主要材料,此外,低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼,用于機(jī)械制造業(yè)。
2)0.25~0.60%C為中碳鋼,多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。
3)大于0.6%C為高碳鋼,多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等,根據(jù)含錳量的不同,又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性,強(qiáng)化鐵素體,提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號(hào)后附加標(biāo)記“Mn”,如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
應(yīng)變時(shí)效經(jīng)冷加工變形后的性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。碳和氮對應(yīng)變時(shí)效的影響,與對淬火時(shí)效的影響相似,磷也促進(jìn)應(yīng)變時(shí)效。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點(diǎn),隨時(shí)間的延長而逐漸恢復(fù)。應(yīng)變時(shí)效比淬火時(shí)效更為復(fù)雜。如鋼材經(jīng)淬火后再進(jìn)行冷加工,無論在室溫或稍高溫度下,均將加速其應(yīng)變時(shí)效。
生產(chǎn)性廢鋼鐵
生產(chǎn)性廢鋼鐵一部分是各個(gè)使用鋼材制造終端使用商品的邊角余料;這一部分通過市場交易回到鋼鐵企業(yè)進(jìn)行再次冶煉。另一部分是各鋼鐵企業(yè)自產(chǎn)的返回廢鋼鐵,是企業(yè)內(nèi)部各個(gè)生產(chǎn)單元諸如,車間、分廠在生產(chǎn)過程中下來的邊角余料例如:切頭、切尾、鑄余、廢品、試樣、鋼屑、下腳料等。生產(chǎn)性廢鋼鐵的特點(diǎn)是:質(zhì)量很好,鋼水收得率高,鋼種明確,化學(xué)成分清楚。管理好這部分廢鋼鐵對于降低生產(chǎn)成本有著重要愈義。但是,隨著各個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和對節(jié)能降耗降低成本的追求,以及鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐(電爐)+全連鑄以來,成材率提高,自產(chǎn)返回廢鋼鐵減少,生產(chǎn)性廢鋼鐵趨于減少趨勢。