亞共析鋼

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亞共析鋼，是鋼材按金相組織的分類之一。含碳量在0.0218—0.77%之間的結構鋼稱為亞共析鋼。

目錄

組織缺陷類型

正火或供貨狀態 1、帶狀組織： 帶狀組織是一種常見的缺陷組織，是金屬及合 金凝固時選分結晶，造成枝晶組織的不均勻分布，在 隨後的變形過程中形成沿變形方向的層狀結構，稱 帶狀組織形態舊J，也叫纖維組織。相對於過共析鋼 的碳化物帶狀而言，它是一種鐵素體帶狀。由於 帶狀組織與相鄰顯微組織不同，性能也存在差異， 強弱帶之間的應力分布不均，會造成力學性能的 整體降低，尤其是強烈降低鋼的塑性和衝擊韌度。 組織和性能的各向異性，在外力作用下易沿帶狀偏析。

2、魏氏組織： 亞共析鋼魏氏組織是指先共析鐵素體沿奧氏體晶界向品內生長，構成晶內針狀或片狀鐵素體和珠光體的一種復相組織。相對於過共析鋼的滲碳體魏氏組織而言，它的先共析相是鐵素體，所以稱為鐵家體魏氏組織。 從微觀機理上來說，魏氏組織形成於鋼的二次結晶過程中，當冷速較慢或其晶粒足夠細小時，鐵素體核心就以接近平衡狀態的方式結晶，就會在奧氏體晶界上形成網狀鐵素體。若以快冷方式或晶粒粗大時，鐵素體就會以捕人奧氏體內部的方式出現，形成方向性排列的針狀或片狀鐵素體。究其原因在於奧氏體晶粒粗大時，可供鐵素體析出的晶界減少，鐵索體除了在晶界上呈塊狀析出外，只能向晶內生長，為了減少彈性，先析出相就會呈針狀沿奧氏體某一晶面析出，從而不可避免地形成魏氏組織。所以魏氏組織往往是高溫快冷的產物，因此可作為判定材料過熱的一個重要依據。

調質狀態 1、游離鐵素體： 亞共析鋼經調質處理後，正常情況下可得到以鐵素體為基體，其上均勻分布着碳化物顆粒的回火索氏體組織。但實際生產中常會因熱加工工藝不當而形成各種不良甚至是缺陷組織。其中以各種形態的游離鐵素體含量超標最為常見。 針對游離鐵素體的不利影響，結合其形態分布與產生機理，探討有效途徑來加以控制。任何一個合格的熱處理過程都是加熱溫度與冷卻速度的完美結合，調質過程也不例外。當淬火加熱溫度達不到材料所需的奧氏體化溫度，或保溫時間不足以使其完全奧氏體化時，都屬於欠熱淬火，由此造成部分鐵素體未能參與到隨後冷卻時奧氏體的轉化過程而被保留下來，從而形成淬火馬氏體和未溶鐵素體混合組織。在隨後的高溫回火過程中，淬火馬氏體轉變為回火索氏體，而游離鐵素體繼續保留到室溫，成為未溶鐵素體。 對於游離鐵素體的消除，首先要根據鐵素體的形態、分布、熱處理工藝，並結合前道工序的情況具體分析其產生機理，確定屬未溶鐵素體還是析出鐵素體。對於未溶鐵素體，則從提高淬火加熱溫度或延長保溫時間人手；若是析出鐵素體，則考慮增強冷卻速率。總之，從金相分析的角度做出正確判斷，為調整熱處理工藝提供參考。

2、上貝氏體： 在貝氏體家族中，按照其形成溫度及組織形態，有上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體和無碳化物貝氏體之分，唯上貝氏體因力學性能較差而被列為不希望出現的組織，尤其是在調質組織中，一定數量上貝氏體的存在會嚴重影響調質組織的綜合力學性能。上貝氏體是過飽和針狀鐵素體與夾於其間的斷續條狀滲碳體組成的混合物。在光學顯微鏡下的典型特徵為羽毛狀。 從微觀機理角度來說，由於上貝氏體形成於貝氏體轉變區的高溫範圍，溫度較高，鐵素體條粗大，碳化物顆粒也粗大，碳的過飽和度低，所以其強度和硬度較低；並且粗大、脆性的碳化物顆粒呈斷續條狀分布於鐵素體條之間，構成脆性通道，降低上貝氏體的韌性。結合上貝氏體的分布情況，脆性的上貝氏體分布在奧氏體晶界上，進一步弱化了晶界強變，所以上貝氏體不僅降低材料的強度、衝擊韌度等靜態性能指標，還會對疲勞強度、持久強度等動態性能指標造成一定影響，從而降低材料的使用壽命。

3、托氏體： 托氏體與索氏體、珠光體都稱為珠光體型組織， 三者都是鐵素體與滲碳體的層片狀機械混合物，差別只是片層間距的不同。因托氏體形成於珠光體區的低溫範圍600～550℃，過冷度大，片間距僅30～80 nm，只有在放大10000倍下才能辨別其層片結構，所以又稱為極細片狀珠光體。 從形成機理上來說，托氏體可形成於正火或淬火的欠溫加熱過程。當加熱溫度偏低或保溫時間偏短時，奧氏體均勻化程度相對較低，不穩定性增大， 組織轉變時的不同時性加劇，局部區域在冷卻時就會發生托氏體轉變。如感應淬火或激光淬火過程中，由於表面向內部熱傳導時，熱量逐步減少，不足以使其完全奧氏體化，過渡區便會有部分托氏體組織形成。

概述

鋼按金相組織分類。在退火狀態下，可將鋼分為亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼；在正火狀態下，可將鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼。 含碳量在0.0218—0.77%之間的結構鋼稱為亞共析鋼。 奧氏體冷卻至A3線溫度時，開始析出鐵素體，稱先共析鐵素體。隨着溫度的降低，析出過程持續進行，但溫度降到Ar1溫度時，具有共析成分的奧氏體轉變為珠光體，最終得到由鐵素體和珠光體構相組成的兩相組織。 碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強度也越低，但塑性越好亞共析鋼常用的結構鋼含碳量大都在0.5%以下，由於含碳量低於0.77%，所以組織中的滲碳體量也少於12%，於是鐵素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會有多餘的出現，所以這種鋼的組織是鐵素體+珠光體。碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強度也越低，但塑性越好，這類鋼統稱為亞共析鋼。