1、加工硬化  在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，即随着变形量的增加，金属的强度、硬度增大，而塑性、韧性下降，这种现象即为加工硬化或形变强化。加工硬化现象在金属材料生产过程中具有重要的实际意义，目前已广泛用来提高金属材料的强度。例如自行车链条的链板，材料为Q345 (16Mn)低合金钢，原来的硬度为150HBW，抗拉强度Rm≥520MPa，经过五次轧制，钢板厚度从3.5mm压缩到1.2mm（变形量为65.7%），这时硬度提高到275HBW，抗拉强度提高到接近

断裂是金属材料在外力的作用下丧失连续性的过程。它包括裂纹的萌生和裂纹的扩展两个基本过程。断裂过程的研究在工程上有很大的实际意义。金属零件的断裂，不仅使整个设备停止运转，并且往往造成重大伤亡事故，比塑性变形产生的后果要严重得多。(1)塑性断裂  塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。由于塑性断裂前产生显著的塑性变形，容易引起人们的注意，从而可及时采取措施防止断裂的发生，即使局部发生断裂，也不会造成灾难性事故。对于使用时只有塑性断裂可能的金属材

钢的含碳量对其主要有四方面的影响：可加工性，铸造性，可锻性，焊接性。1)可加工性。一般认为中碳钢的塑性比较适中，硬度在200HBW左右的时候，可加工性最好。含碳量过高或过低，都会降低其可加工性。2)铸造工艺性能。铸铁的流动性比钢好，容易铸造，尤其是靠近共晶成分的铸铁，其结晶温度低，流动性也好，并且具有良好的铸造性能。从相图来看，凝固温度区间越大，越容易形成分散缩孔和偏析，铸造工艺性能越差。3)可锻性。低碳钢比高碳钢好。因为钢加热到单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，因此一般锻造都是在单相奥氏体状态下进行

工业上使用的金属材料大多是合金，根据合金的组织可将其分为两大类：单相固溶体合金和多相合金。多晶体合金的塑性变形方式，总的来说与多晶体纯金属的情况基本相同，但由于合金元素的存在，组织也不相同，故塑性变形也各有特点，下面分别进行讨论。1．单相固溶体合金的塑性变形由于单相固溶体合金的显微组织与多晶体纯金属相似，因而其塑性变形过程也基本相同。但是由于固溶体中存在着溶质原子，因而使合金的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降，产生了固溶强化效果。2．多相合金的塑性变形多相合金也是多晶体，但其中有些晶粒是另一相，有些界面是相界面

通常我们按有无共晶转变来区分碳素钢和铸铁，即碳质量分数小于2.11%为碳素钢，大于2.11%为铸铁。根据组织特征，参照Fe-Fe3C相图可将铁碳合金按碳质量分数划分为以下七种类型。1)工业纯铁，wc<0.0218%。2)共析钢，wc=0.7770。3)亚共析钢，wc为0.0218%~0.77%。4)过共析钢，wc为0.77%~2.11%。5)共晶白口铸铁，wc=4.30%。6)亚共晶白口铸铁，wc为2.11%~4.30%。7)过共晶白口铸铁，wc为4.30%~6.69%。

铁碳合金是碳素钢和铸铁的统称，是工业中应用最广的合金，是国民经济的重要物质基础。不同成分的碳素钢和铸铁，组织和性能也不相同。铁碳相图是碳素钢与铸铁及其加工处理的主要理论基础，它反映了平衡条件下铁碳合金在各种温度时成分与组织的关系，并且显示了某些性能变化的规律性。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁碳相图。    铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳素钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热

所谓回火，就是将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温以后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。淬火钢的组织主要是马氏体或马氏体加残留奥氏体，而且有较大的淬火应力。马氏体和残留奥氏体在室温下都处于亚稳定状态，马氏体处于含碳过饱和状态，残留奥氏体处于过冷状态，它们都趋于向铁素体加渗碳体（碳化物）的稳定状态转化。但在室温下，原子扩散能力很低，这种转化很难进行，回火则促进这种组织转化。因此淬火钢件必须立即回火，以消除或减少内应力，防止变形或开裂，并获得稳定的组织和需要的性能。为了保证淬火钢回火获得需要的组织和性能，必

共析钢过冷奥氏体在等温转变图鼻温至A1线之间较高温度范围内等温停留时，将发生珠光体转变，形成含碳量和晶体结构相差悬殊并和母相奥氏体截然不同的两个固态新相：铁索体和渗碳体。因此，奥氏体到珠光体的转变必然发生碳的重新分布和铁晶格的改组。由于相变在较高温度下发生，铁、碳原子都能进行扩散，所以珠光体转变是典型的扩散型相变，又称高温转变。根据奥氏体化温度和奥氏体化程度不同，过冷奥氏体可以形成片状珠光体和粒状珠光体两种组织形态。前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。1)片状珠光体的形成、组织和性能。由Fe-Fe3C相图可知，wc=0.

铁碳相图在客观上反映了钢铁材料的组织随成分和温度变化的规律，它在工程上为选材、用材及铸、锻、焊、热处理等热加工工艺提供了重要的理论依据，因此在生产中具有重大的实际意义，主要应用在以下方面。1．在钢铁材料选用方面的应用由铁碳相图可知，铁碳合金中随着含碳量的不同，它的平衡组织也各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，可以根据零件的不同性能要求来合理地选择材料。例如，建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，可选用含碳量较低的钢材；机械零件需要强度、塑性及韧性都较好的材料，应选用碳含量适中的中碳钢；各种工具要用硬度高和耐

1．多晶体的变形特点除了少数场合，实际上使用的金属材料大多是多晶体。多晶体的塑性变形也是以滑移和孪生为其基本方式，但是多晶体是由许多形状、大小、取向各不相同的单晶体晶粒所组成的，这就使多晶体的变形过程更加复杂。首先，多晶体的塑性变形受到晶界的阻碍和位向不同的晶粒的影响；其次，任何一个晶粒的塑性变形都不是处于独立的自由变形状态，需要其周围的晶粒同时发生相应的变形来配合，以保持晶粒之间的结合和整个晶体的连续性。因此，多晶体的塑性变形表现出如下变形特点：①晶粒变形的不同时性，各晶粒的变形有先有后。②各晶粒变形的相互协调性

钢的加热转变是为了获得均匀、细小的奥氏体晶粒，然而得到奥氏体组织不是最终目的。因为大多数零件、构件都在室温下工作，所以高温奥氏体状态最终总是要冷却下来。钢从奥氏体状态的冷却过程是热处理的关键工序。因为钢的性能最终取决于奥氏体冷却转变后的组织。因此，研究不同冷却条件下钢中奥氏体组织的转变规律，对于正确制定钢的热处理冷却工艺，获得预期的性能具有重要的实际意义。钢在铸造、轧制、锻造、焊接以后，也要经历由高温到室温的冷却过程。这虽然不作为一个热处理工序，但实质上也是一个冷却转变过程，正确控制这些过程，有利于减小或防止热加工

在热塑性加工间断期间，或者热塑性加工完成以后，如果金属仍处于较高的温度，此时金属将会发生以下三种软化过程：静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶。(1)静态回复  金属经热塑性加工以后，形成位错胞状结构，使内能增高，处于热力学不稳定状态。在变形停止以后，若变形量不超过临界变形量，将会发生静态回复。影响热塑性加工后静态回复的因素有以下几点。1)变形温度升高，驱动回复的储存能减少，回复速度减慢。2)变形量增大，储存能增加，回复速度加快。3)变形速度加快，储存能增加，回复速度加快。4)随着热塑性加工后停留

钢经热处理后性能之所以发生重大的变化，是由于经过不同的加热和冷却过程，钢的组织结构发生了变化。因此，要制定正确的热处理工艺规范，保证热处理质量，必须了解钢在不同加热和冷却条件下的组织变化规律，这就是热处理的原理。钢为什么可以进行热处理？是不是所有的金属材料都能进行热处理呢？这个问题与合金相图有关。原则上只有在加热或冷却时发生固溶度显著变化或者发生类似纯铁的同素异构转变，即有固态相变发生的合金才能进行热处理。纯金属、某些单相合金等不能用热处理强化，只能采用加工硬化的方法。因为钢具有共析转变这一重要特性，像纯铁具有同素

淬火钢回火时的冲击韧度并不总是随回火温度的升高单调地增大，有些钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧度会显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性。钢在250~400℃温度范围内出现的回火脆性叫做第一类回火脆性，在450~650℃温度范围内出现的回火脆性叫做第二类回火脆性。(1)第一类回火脆性  第一类回火脆性几乎在所有的工业用钢中都会出现。钢中含有的合金元素一般不能抑制第一类回火脆性，但Si、Cr、Mn等元素可将脆化温度推向更高的温度。到目前为止，还没有一种有效地消除第一类回火脆性的热处理或合金化方

完全退火是将钢件或钢材加热至Ac3以上，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。它主要用于亚共析钢（wc=0.3%~0.6%），其目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的可加工性。低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧度显著降低。在中碳结构钢铸件、锻（轧）件中，常见的缺陷组织有魏氏组织、晶粒粗大和带状组织等。在焊接工件焊缝处的组

完全退火需要的时间很长，尤其是过冷奥氏体比较稳定的合金钢更是如此。如果将奥氏体化后的钢以较快的冷速冷却至稍低于Ar1的温度等温，使奥氏体变为珠光体，再空冷至室温，则可大大缩短退火时间，这种退火方法叫做等温退火。等温退火适用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢，它不但可以达到和完全退火相同的目的，而且有利于钢件获得均匀的组织和性能。但是对于大截面钢件和大批量炉料，却难以保证工件达到等温温度，故不宜采用等温退火。青岛丰东热处理有限公司是丰东股份在山东的控股子公司，是从事热处理加工，热处理装备研发与制造的专业公司。为客户提供化

在冷态下成形的冲压零件用钢称冲压用钢（冲压钢）。这类钢既要求具有较高的塑性、成形性好，又要求冲压出来的零件具有平滑光洁的表面。1)化学成分。冲压钢的碳质量分数wc<0.2%。对冲压变形量大、轮廓形状复杂的零件，则多采用wc<0.05%的钢。2)常用的冲压用钢。冲压用薄钢板通常在热处理后经精压后供货，钢板材料是低碳的优质碳素结构钢，用量最大的是08F和08 A1薄板。对形状简单、外观要求不高的冲压件，可选用价廉的08F钢；而冲压性能要求高，外观要求严的零件宜选用08 A1；变形不大的一般冲压件，可用10钢

合金刃具钢主要是指用来制造车刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等切削刃具的钢。刃具在工作时受到零件的压力，刃部与切屑之间产生强烈摩擦，使刀刃磨损并发热，切削速度越大，刃部温度越高，结果导致刃部硬度降低，甚至丧失切削功能，此外刃具还承受一定的冲击和振动，因此，要求刃具具有以下性能。1)高的硬度和耐磨性。一般刃具的硬度应高于60HRC，切削某些高硬度材料时，刃具的硬度还要更高些。通常硬度越高，耐磨性越好。耐磨性直接影响刃具寿命，耐磨性不仅决定于硬度，而且与钢中碳化物的性质、数量、大小和分布状况有关。2)高的热硬性。热硬性是指钢

低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素(合金元素总量WMe<3%)而得到的钢。这类钢比碳素结构钢的强度要高10%～30%，低合金高强度结构钢牌号的表示方法是由代表屈服强度的汉语拼音字母(Q)、屈服强度数值、质量等级符号(A、B、C、D、E)三个部分按顺序排列组成的。质量等级符号反映了低合金高强度结构钢中有害元素（磷、硫）含量的多少，从A级到E级，钢中磷、硫含量依次减少。如Q390A，代表屈服强度为390MPa、质量等级为A级的低合金高强度结构钢。合金元素在低合金高强度结构钢中起的作用有：固溶

铝合金在刚淬火后，强度和硬度并不高，塑性很好；但放置几天后，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显下降。铝合金的这种淬火后力学性能随时间延长而显著提高的现象，称为时效硬化现象，这一过程称为时效。铝没有同素异构转变，在近铝端处亦没有共析转变，只有固态溶解度随温度变化的曲线。将铝合金固溶处理时，高温下的过饱和α固溶体被原封不动地保留到室温。但是这种过饱和固溶体在室温下处于不平衡状态，有脱溶分解和析出强化相而趋于稳定的倾向。随着时间的延长，强化相逐渐脱溶而使合金强度硬度提高，即所谓时效硬化。时效有自然时效和人工时效两种方式。