钢的结构组织和特性

名　 称

组　 织

特　　　　 性

铁素体

(F)

碳在α铁(α-Fe)中的固溶体

呈体心立方晶格。溶碳能力很小，最大为0.02%；硬度和强度很低，80～120HB，σ_b＝250MPa；而塑性和韧性很好，δ＝50%，ψ＝70%～80%。因此，含铁素体多的钢材(软钢)可用来制作可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件。这类钢有超低碳钢、如0Cr13、1Cr13、硅钢片等

奥氏体

(A)

碳在γ铁(γ-Fe)中的固溶体

呈面心立方晶格。最高溶碳量为2.11%，在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低，170～220HB，奥氏体组织除了在高温转变时产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等

渗碳体

(C)

铁和碳的化合(Fe₃C)

呈复杂的八面体晶格。含碳量为6.67%，硬度很高，70～75HRC，耐磨，但脆性很大，因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。碳在铁中溶解度很小，所以在常温下，钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现

珠光体

(P)

铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是铁素体与渗碳体机械混合物(共析体)

是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细，性质也不同。奥氏体在约600℃分解成的组织称为细珠光体(有的叫一次索氏体)，在500～600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨的片层状的组织称为极细珠光体(有的叫一次屈氏体)，它们的硬度较铁素体和奥氏体高，而较渗碳体低，其塑性较铁素体和奥氏体低而较渗碳体高。正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在钢材承受载荷时会引起应力集中，故不如索氏体

莱氏体

(L)

(L_d，L'_d)

奥氏体与渗碳体的共晶混合物

铁合金溶液含碳量在2.11%以上时，缓慢冷却到1130℃便凝固出高温莱氏体L_d，由渗碳体与奥氏体组成。当温度到达共析温度，莱氏体中的奥氏体转变为珠光体，此时莱氏体称为低温莱氏体L'_d。因此，在723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体的机械混合物(共晶混合物)。莱氏体硬(＞700HB)而脆，是一种较粗的组织，不能进行压力加工，如白口铁。在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具钢和Cr12型高合金工具钢等。这类钢一般有较大的耐磨性和较好的切削性

淬火马氏体

(M)

碳在α-Fe中的过饱和固溶体，显微组织呈针叶状

淬火后获得的不稳定组织。具有很高的硬度，而且随含碳量增加而提高，但含碳量超过0.6%后硬度值基本不变，如含C0.8%的马氏体，硬度约为65HRC，冲击韧性很低，脆性很大，断后伸长率和断面收缩率几乎等于零。奥氏体晶粒愈大，马氏体针叶愈粗大，则冲击韧性愈低；淬火温度愈低，奥氏体晶粒愈细，得到的马氏体针叶非常细小，即无针状马氏体组织，其冲击韧性最高

回火马氏体

是与淬火马氏体硬度相近，而脆性略低的黑色针叶状组织

淬火钢重新加热至150～250℃回火获得的组织。硬度一般只比淬火马氏体低1～3HRC格，但内应力比淬火马氏体小

索氏体

(S)

铁素体和较细的粒状渗碳体组成的组织

淬火钢重新加热至500～680℃回火后获得的组织。与细珠光体相比，在强度相同的情况下塑性及韧性都高，随回火温度提高，硬度和强度降低，冲击韧性提高。硬度约为23～35HRC。综合力学性能比较好。索氏体有的叫二次索氏体或回火索氏体

屈氏体

(T)

铁素体和更细的粒状渗碳体组成的组织

淬火钢重新加热至350～450℃回火后获得的组织。它的硬度和强度虽然比马氏体低，但因其组织很致密，仍具有较高的强度和硬度，并有比马氏体好的韧性和塑性，硬度约为35～45HRC。屈氏体有的叫二次屈氏体或回火屈氏体

下贝氏体

(B)

显微组织呈黑色针状形态，其中的铁素体呈针状，而碳化物呈极细小的质点以弥散状分布在针状铁素体内

过冷奥氏体在400～240℃等温转变后的产物。具有较高的硬度，约为40～55HRC，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合力学性能比索氏体更好；因此，在要求较大的塑性、韧性和高强度相配合时，常以含有适当合金元素的中碳结构钢等温淬火，获得贝氏体以改善钢的力学性能，并减小内应力和变形

低碳马氏体

低碳钢或低合金钢经淬火、低温回火获得的板条状低碳马氏体组织

具有高强度与良好的塑性、韧性相结合的特点(σ_b＝1200～1600MPa，σ_0.2＝1000～1300MPa，δ₅≥10%，ψ≥40%，a_K≥60J/cm²)；同时还有低的冷脆转化温度(≤-60℃)；在静载荷、疲劳及多次冲击载荷下，其缺口敏感性和过载敏感性都较低。低碳马氏体状态的20SiMn2MoVA的综合力学性能，比中碳合金钢等温淬火获得的下贝氏体更好。保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难