钢铁材料学培训课件(ppt 109页)
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(2024年)钢筋工培训ppt课件完整版
2024/3/26
13
钢筋的加工设备与工艺
除锈与清洁
确保钢筋表面无锈蚀和污染物。
调直
使用调直机对钢筋进行调直处理。
2024/3/26
14
钢筋的加工设备与工艺
切断
按照长度要求切断钢筋。
弯曲与成型
利用弯曲机对钢筋进行弯曲，以满足构造需求。
2024/3/26
15
钢筋的配料方法与技巧
单根法
适用于简单构件，直接按图纸要求下 料。
钢筋间距不均匀
要求返工重做或调整至合格间距 。
2024/3/26
29
06
CATALOGUE
钢筋工安全操作与防护
2024/3/26
30
钢筋工安全操作规程
进入施工现场必须遵守安全操作规程和安全生产 纪律，特种作业人员必须持证上岗。
搬运钢筋要注意附近有无障碍物、架空电线和其 他临时电气设备，防止钢筋在回转时碰撞电线或 发生触电事故。
加强加工过程控制
对钢筋加工过程中的 各项参数进行严格监 控，确保加工精度和 质量。
强化连接过程监控
对连接过程进行全面 监控，确保连接质量 和强度符合要求。
做好安装过程管理
加强安装过程中的各 项管理工作，确保安 装质量和进度符合要 求。
完善验收制度
建立完善的验收制度 ，对安装完成的钢筋 进行全面检查和验收 ，确保质量符合要求 。
实样法
对于复杂形状，先放出实样，再按实 样下料。
2024/3/26
16
钢筋的配料方法与技巧
• 计算法：通过数学计算确定下料长度和数量。
2024/3/26
17
钢筋的配料方法与技巧
01
配料技巧
钢材基础知识培训课件
预制构件用钢
包括预制板材、预制梁材等，主要用于预制房屋、桥梁、隧道等构 件。
机械类钢材
碳素结构钢
01
具有良好的塑性、韧性和焊接性能，主要用于制造各种机械零
件和结构件。
不锈钢
02
具有优异的耐腐蚀性和良好的加工性能，主要用于制造医疗器
械、化工设备、食品机械等高要求领域。
高强度低合金钢
03
具有较高的强度和良好的韧性，主要用于制造大型船舶、车辆
组织结构
铁素体
是碳在α-Fe中的固溶体，具有较低的强度和良好的塑性和 韧性。在钢中，铁素体通常以条状或球状存在。
奥氏体
是碳在γ-Fe中的固溶体，具有较高的强度和硬度，但塑性 和韧性较差。在钢中，奥氏体通常在高温下形成，并随着 温度的降低逐渐转变为其他组织。
渗碳体
是一种具有复杂结构的金属化合物，其硬度极高，但塑性 和韧性极差。在钢中，渗碳体通常以片状或网状存在。
02
钢材的力学性能
拉伸性能
抗拉强度
钢材抵抗拉力的最大能力 ，是衡量钢材强度的重要 指标。
屈服强度
钢材在屈服点时抵抗拉力 的能力，是衡量钢材塑性 的重要指标。
伸长率
钢材在拉伸过程中伸长的 百分比，是衡量钢材塑性 的重要指标。
弯曲性能
弯曲载荷
钢材在承受弯曲载荷时的抗弯 能力。
弯曲角度
钢材在承受弯曲载荷时弯曲的角度 。
偏析
指金属在铸造过程中，各部分化学成分不均 匀的现象。
收缩性
指金属在凝固过程中，体积减小的现象。
铸造缺陷
如气孔、裂纹、夹渣等。
锻压性能
可锻性
变形抗力
指金属在锻压过程中，不产生裂纹、不破 坏的能力。
包括预制板材、预制梁材等，主要用于预制房屋、桥梁、隧道等构 件。
机械类钢材
碳素结构钢
01
具有良好的塑性、韧性和焊接性能，主要用于制造各种机械零
件和结构件。
不锈钢
02
具有优异的耐腐蚀性和良好的加工性能，主要用于制造医疗器
械、化工设备、食品机械等高要求领域。
高强度低合金钢
03
具有较高的强度和良好的韧性，主要用于制造大型船舶、车辆
组织结构
铁素体
是碳在α-Fe中的固溶体，具有较低的强度和良好的塑性和 韧性。在钢中，铁素体通常以条状或球状存在。
奥氏体
是碳在γ-Fe中的固溶体，具有较高的强度和硬度，但塑性 和韧性较差。在钢中，奥氏体通常在高温下形成，并随着 温度的降低逐渐转变为其他组织。
渗碳体
是一种具有复杂结构的金属化合物，其硬度极高，但塑性 和韧性极差。在钢中，渗碳体通常以片状或网状存在。
02
钢材的力学性能
拉伸性能
抗拉强度
钢材抵抗拉力的最大能力 ，是衡量钢材强度的重要 指标。
屈服强度
钢材在屈服点时抵抗拉力 的能力，是衡量钢材塑性 的重要指标。
伸长率
钢材在拉伸过程中伸长的 百分比，是衡量钢材塑性 的重要指标。
弯曲性能
弯曲载荷
钢材在承受弯曲载荷时的抗弯 能力。
弯曲角度
钢材在承受弯曲载荷时弯曲的角度 。
偏析
指金属在铸造过程中，各部分化学成分不均 匀的现象。
收缩性
指金属在凝固过程中，体积减小的现象。
铸造缺陷
如气孔、裂纹、夹渣等。
锻压性能
可锻性
变形抗力
指金属在锻压过程中，不产生裂纹、不破 坏的能力。
钢材基础知识培训课件
简称
韶钢 酒钢
昆钢 重钢 建钢 宣钢 柳钢 青钢
地区 河南 广东 甘肃 江西 云南 天津 北京 河北 广西 江苏
钢铁生产厂家
排名 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
全
称
通化钢铁集团公司
新疆八一钢铁集团公司
鄂城钢铁集团公司
福建省三钢（集团）公司
新兴铸管公司
江苏永钢集团公司
河北津西钢铁公司
其他 俄罗斯
50% 45%
10000 40% 15000
20000
25000
30000
35% 美国 30%
25%
中国大陆
乌克兰
20%
原矿储量（亿吨）
全国分区域供需关系
西北 产量：1560 消费量： 2352 差额：-792
东北
产量：6224
消费量：
5246 差额：978
华北 产量：20030 消费量：10631 差额：9398
9
江苏沙钢集团公司
广钢 太钢 沙钢
10
邯郸钢铁集团公司
邯钢
地区 上海 北京 辽宁 辽宁 湖北 四川 广东 山西 江苏 河北
钢铁生产厂家
排名 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
全称 南京钢铁集团公司 马钢（集团）公司 唐山钢铁集团公司 湖南华菱钢铁集团公司 杭州钢铁集团公司 天津天铁冶金集团公司 包头钢铁（集团）公司 莱芜钢铁集团公司 济南钢铁集团总公司 青岛钢铁控股集团公司
变化%
-11.3 0.7 23.8 -6.4 -2.7 37 -7.9 -1 2 8.3
钢铁生产厂家
排名
全称
简称
1
钢铁材料PPT课件
和高镍(wNi = 8% ~ 29%）。
18 - 8型钢用量最大，典型牌号有1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9 等；加Mo、Cu、Si 等合金元素可显著提高在某些特殊腐蚀条件下的耐蚀性， 如00Cr17Ni12Mo2；无Ni型的Cr - Mn不锈钢1Cr17Mn9、Cr – Mn - N不锈 钢0Cr17Mn13Mo2N和节Ni型的Cr – Mn - Ni不锈钢1Cr18Mn10Ni5Mo3N等。
淬火+低温回火
Cr:提高淬透性，耐磨性、 耐蚀性
淬火+低温回火
表: M回+颗粒状碳化物+A’
心: M回+F
S回
M回+颗粒状碳化物+A’ (少量)
M回+颗粒状碳化物+A’ (少量)
Cr:提高耐蚀性
Cr、Ni:提高淬透性，强化F
Mo:防止高温回火脆性
Mo:细化晶粒，提高耐磨性
V:提高耐磨性、热硬性 Ti:防止晶间腐蚀
22
二、耐热钢
§7.6 特殊性能钢
（三）常用钢
1. 抗氧化钢（不起皮钢）
① 铁素体型抗氧化钢
低中Cr型 1Cr3Si、1Cr6Si2Ti；Cr13型 1Cr13SiAl
Cr18型 1Cr18Si2；Cr25型 1Cr25Si2
②奥氏体型抗氧化钢
Cr-Ni型 3Cr18Ni25Si2
节Ni型 2Cr20Mn9Ni2Si2N
（1）主要缺点：①强度低 ; ②晶间腐蚀倾向大。
（2）热处理：采用固溶处理。即加热到1100℃使碳化物溶解后水冷。 组织为单相奥氏体。
12
⑶ 常用钢种 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 广泛用于化工设备及管道
18 - 8型钢用量最大，典型牌号有1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9 等；加Mo、Cu、Si 等合金元素可显著提高在某些特殊腐蚀条件下的耐蚀性， 如00Cr17Ni12Mo2；无Ni型的Cr - Mn不锈钢1Cr17Mn9、Cr – Mn - N不锈 钢0Cr17Mn13Mo2N和节Ni型的Cr – Mn - Ni不锈钢1Cr18Mn10Ni5Mo3N等。
淬火+低温回火
Cr:提高淬透性，耐磨性、 耐蚀性
淬火+低温回火
表: M回+颗粒状碳化物+A’
心: M回+F
S回
M回+颗粒状碳化物+A’ (少量)
M回+颗粒状碳化物+A’ (少量)
Cr:提高耐蚀性
Cr、Ni:提高淬透性，强化F
Mo:防止高温回火脆性
Mo:细化晶粒，提高耐磨性
V:提高耐磨性、热硬性 Ti:防止晶间腐蚀
22
二、耐热钢
§7.6 特殊性能钢
（三）常用钢
1. 抗氧化钢（不起皮钢）
① 铁素体型抗氧化钢
低中Cr型 1Cr3Si、1Cr6Si2Ti；Cr13型 1Cr13SiAl
Cr18型 1Cr18Si2；Cr25型 1Cr25Si2
②奥氏体型抗氧化钢
Cr-Ni型 3Cr18Ni25Si2
节Ni型 2Cr20Mn9Ni2Si2N
（1）主要缺点：①强度低 ; ②晶间腐蚀倾向大。
（2）热处理：采用固溶处理。即加热到1100℃使碳化物溶解后水冷。 组织为单相奥氏体。
12
⑶ 常用钢种 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 广泛用于化工设备及管道
钢铁材料学1～3PPT课件
－连接成型（焊接、粘合、机械结合、复合、 涂饰）
.
6
结构材料的性能要求4
生产成本低廉且能大规模生产
－资源丰富且易于开采
－接近自然平衡态（硅酸盐材料具有特殊优 势）
－满足大规模生产要求（生产工艺技术、成 型工艺技术、产品生产工艺技术、性能提 高的工艺技术等）
－环境友好
.
7
结构材料的性能要求5
舒适性与装饰性 －现代要求且是发展趋势 －表面质量与涂装 －金属光泽与抗氧化 －抗震降噪隔热 －色彩（如彩钢） －特殊性能（如抗菌、手感）
资源丰富
地壳中5%的丰度
成本低廉
大部分钢材的售价 在3000元/吨
便于回收
90%的钢铁材料可 回收
性能优良且多样
强度和韧度 耐腐蚀性能 耐磨性能 低温性能 特殊功能
固态多形性相变使 得性能可大幅改变
.
11
钢铁材料与技术的发展方向
提高产量－满足经济建设发展需求
高性能－高强度、高韧性、长寿命
中国后工业化社会仍需保持200kg/人年，即 3亿吨/年的钢铁材料生产供应水平
.
15
提高性能
.
16
改善钢材品种结构
钢带 6%
中厚钢板 13%
钢管 7%
其他 1%
线材 19%
优质型材 6%
薄钢板 13%
普通型材 35%
.
17
增加品种：How many different types of steel grades are available?
.
36
Fe-Fe3C相图：基本相
液态铁L(Liquid iron)，密度7.035t/m3
δ-铁素体(δ-Ferrite) ，又称高温铁素体，BCC晶体 结构，1394℃的点阵常数为0.29318nm，密度 7.360t/m3
单元2--建筑钢材ppt课件(全)
单元2 建筑钢材
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
【知 识 点】 • 建筑钢材的基本要求 • 钢结构常用钢材机械性能及影响钢材机械性能的因素 • 钢结构用钢种类规格及选用 • 钢材的堆放及检验 【教学目标】
知识目标 掌握建筑钢材的基本要求 理解钢结构常用材料的机械性能 了解影响钢材机械性能的因素
掌握钢结构用钢种类，规格及选用 了解钢材的堆放及验收要求
韧性是指钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标常用冲击韧度。为保证结构 承受动力荷载作用下的安全，就要求钢材的韧性好、冲击韧度值高。 钢材的脆断常从裂纹和缺口等应力集中处产生，故钢材韧性通过 V 形缺口的夏比冲 击试验测得，见图 2-4 所示。 试验测得值为冲断试件所耗费的冲击功，表示符号为 Akv。钢材的韧性是钢材在塑性 变形和断裂的过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力， Akv 值 愈高，材料在动荷载下抵抗脆性破坏的能力愈强，韧性愈好。因此它是衡量钢材强 度、塑性及材质的一项综合指标。同时，Akv 值随温度变化而变化，为此，《钢结构 设计规范》对钢材的冲击韧性 Akv 规定有－40℃、－20℃、0℃、20℃的指标。 选用钢材时，应根据结构的使用情况和要求提出相应温度的冲击韧性指标要求。
2.3.4 温度的影响
前面所讨论的均是钢材在常温下的工作性能。当温度升高至约 100℃时，钢材的机 械性能会发生变化，总的情况是强度降低，塑性增大，但数值不大。当温度达 250 ℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂 缝。因钢材表面氧化膜呈蓝色，称“蓝脆现象”。当温度超过 300℃以后，屈服点 和极限强度明显下降，达到 600℃时强度几乎等于零。 温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种 现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。
钢筋及钢筋连接件培训讲义PPT课件
相关标准无明确要求，试验温度应为23±5℃ • （2）名词术语 • 2.1、伸长率：原始标距的伸长与原始标距之比的百分率 • 2.2、A11.3 表示原始标距为11.3S1/2 的断后伸长率；A100mm 表示原始标距
为100mm的断后伸长率。
第18页/共60页
• 2.3、上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最 高应力
第5页/共60页
三、常见建筑钢材的技术指标
1、热轧光圆钢筋 GB1499.1-2008 （1）检验项目和数量
序号
检验项目
取样数量
取样方法
试验方法
1
化学成分 （熔炼分析）
1/每炉 （罐）
GB/T20066
GB/T223 GB/T4336
2
拉伸
2
任选两根钢筋切取
GB/T228
3
弯曲
2
任选两根钢筋切取
GB/T232
检验项目 化学成分 (熔炼分析)
力学 弯曲
反向弯曲
尺寸
表面
重量偏差
取样数量
取样方法
1
GB/T20066
2
任选两根钢筋切取
2
任选两根钢筋切取
1
逐支
-
逐支
本标准
试验方法 GB/T223 GB/T4336 GB/T228 GB/T232 YB/T5126
目视 本标准
第9页/共60页
（3）主要工艺和力学性能指标分别见下表
• 合金钢按照合金元素总量分为低合金钢（合金 元素总含量小于5%）、中合金钢（5-10%）和 高合金钢（大于10%）。按照有害元素（S、P、 O、N）的含量分为普通钢、优质钢和高级优质 钢。按照脱氧程度，可以分为沸腾钢、镇静钢、 半镇静钢。按照钢材的形貌可以分为钢筋（主 要品种有低碳钢热轧圆盘条、钢筋混凝土用热 轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土热 处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等） 和型钢（主要品种有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、 钢板和压型钢板等）。按照加工工艺可以分为 热轧、冷轧、冷拉、冷扭等钢材。按照冶炼方 式分为氧气转炉、平炉或电炉冶炼。
为100mm的断后伸长率。
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• 2.3、上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最 高应力
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三、常见建筑钢材的技术指标
1、热轧光圆钢筋 GB1499.1-2008 （1）检验项目和数量
序号
检验项目
取样数量
取样方法
试验方法
1
化学成分 （熔炼分析）
1/每炉 （罐）
GB/T20066
GB/T223 GB/T4336
2
拉伸
2
任选两根钢筋切取
GB/T228
3
弯曲
2
任选两根钢筋切取
GB/T232
检验项目 化学成分 (熔炼分析)
力学 弯曲
反向弯曲
尺寸
表面
重量偏差
取样数量
取样方法
1
GB/T20066
2
任选两根钢筋切取
2
任选两根钢筋切取
1
逐支
-
逐支
本标准
试验方法 GB/T223 GB/T4336 GB/T228 GB/T232 YB/T5126
目视 本标准
第9页/共60页
（3）主要工艺和力学性能指标分别见下表
• 合金钢按照合金元素总量分为低合金钢（合金 元素总含量小于5%）、中合金钢（5-10%）和 高合金钢（大于10%）。按照有害元素（S、P、 O、N）的含量分为普通钢、优质钢和高级优质 钢。按照脱氧程度，可以分为沸腾钢、镇静钢、 半镇静钢。按照钢材的形貌可以分为钢筋（主 要品种有低碳钢热轧圆盘条、钢筋混凝土用热 轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土热 处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等） 和型钢（主要品种有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、 钢板和压型钢板等）。按照加工工艺可以分为 热轧、冷轧、冷拉、冷扭等钢材。按照冶炼方 式分为氧气转炉、平炉或电炉冶炼。
钢铁行业从业人员培训讲义PPT课件
＊低碳钢： C 含量〈 0.25% ＊中碳钢： C 含量〈 0.25-0.60% ＊高碳钢： C 含量 〉0.60%
6
2）合金钢：在碳素钢的基础上，为了达到 某些特定的性能，在冶炼时有目的加某些合 金元素，称合金钢，按所含合金元素总量多 少分为： ＊低合金钢： 合金元素含量〈 5% ＊中合金钢： 合金元素含量〈 5-10% ＊高合金钢： 合金元素含量 〉10%
员工培训
主讲：
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输Βιβλιοθήκη 您的主要叙述内容2钢铁加工及中厚 板生产的基础知识
3
金属材料的分类：
金属材料通常分为黑色金属和有色金属。 黑色金属是指铁、铬、锰及其合金制成的材
料，其中最主要的是生铁和钢。 有色金属是指黑色金属以外的所有金属和合
14
6，钢的综合分类： 是综合钢的质量，用途等，以便于管理，
对钢进行的分类。
15
16
二、常用的一些知识
1，屈服点和屈服强度： 材料表失了抵抗弹性变形的能力，称为材
料”的“屈服”。 发生屈服现象时的应力即为屈服点，用
σs,表示，单位是N/MM2（牛顿每毫米平方） 。
17
σs=Ps/Fo
Ps—开始产生屈服现象时的载荷 Fo—试样原始截面积
抗拉强度代表材料抵抗大量塑性变形的能力，对 于不发生颈缩的材料，则代表抵抗破断的能力。工 程结构上，为了提高材料的有效利用率，不仅希望 具有高的屈服点，往往还要求具有一定的屈强比（ σs/σb）
19
3，塑性： 金属材料在外力作用下产生永久性变形（
指去掉外力后不能恢复原状的变形），而不 破坏其完整性的能力叫做塑性。塑性用伸长 率、断面收缩率等指标来表示，其值通过拉 伸试验来获得。
6
2）合金钢：在碳素钢的基础上，为了达到 某些特定的性能，在冶炼时有目的加某些合 金元素，称合金钢，按所含合金元素总量多 少分为： ＊低合金钢： 合金元素含量〈 5% ＊中合金钢： 合金元素含量〈 5-10% ＊高合金钢： 合金元素含量 〉10%
员工培训
主讲：
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输Βιβλιοθήκη 您的主要叙述内容2钢铁加工及中厚 板生产的基础知识
3
金属材料的分类：
金属材料通常分为黑色金属和有色金属。 黑色金属是指铁、铬、锰及其合金制成的材
料，其中最主要的是生铁和钢。 有色金属是指黑色金属以外的所有金属和合
14
6，钢的综合分类： 是综合钢的质量，用途等，以便于管理，
对钢进行的分类。
15
16
二、常用的一些知识
1，屈服点和屈服强度： 材料表失了抵抗弹性变形的能力，称为材
料”的“屈服”。 发生屈服现象时的应力即为屈服点，用
σs,表示，单位是N/MM2（牛顿每毫米平方） 。
17
σs=Ps/Fo
Ps—开始产生屈服现象时的载荷 Fo—试样原始截面积
抗拉强度代表材料抵抗大量塑性变形的能力，对 于不发生颈缩的材料，则代表抵抗破断的能力。工 程结构上，为了提高材料的有效利用率，不仅希望 具有高的屈服点，往往还要求具有一定的屈强比（ σs/σb）
19
3，塑性： 金属材料在外力作用下产生永久性变形（
指去掉外力后不能恢复原状的变形），而不 破坏其完整性的能力叫做塑性。塑性用伸长 率、断面收缩率等指标来表示，其值通过拉 伸试验来获得。
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钢铁材料学
2006年 9月
四、钢铁材料的合金化原理 -合金元素在钢中的存在方式
合金化的作用
纯金属中只能采用位错强化和晶粒细化强 化，且强化效果受到一定限制
金属结构材料广泛采用合金化，合金化后 增加了固溶强化和第二相强化方式，同时 使强化技术与工艺丰富多彩
传统认为合金化主要作用是提高钢材淬透 性，但实际合金化的作用已远不止这一作 用
元素
开启γ相区相图
δ
A4
温 度
A3
γ
α
Fe
锰对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500 1400 1300
温 1200 度， ℃ 1100
1000 900 800 700 600
0.35Mn 2.5Mn
4Mn
9Mn
6.5Mn
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
合金化后称为奥氏体
合金元素在钢中的存在方式
固溶于铁基体，使其热力学行为和相变行为发生 明显改变，产生固溶强化
形成第二相，各种类型的第二相将产生显著不同 的作用
仅固溶的元素：周期表铁右边如Co、Ni、Si；但 金属性较强元素会形成单质第二相如Cu；非金属 性较强元素与金属形成化合物如C、N、O、S、P
碳含量，%
开启γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中可以无限固溶，因而使γ相区存 在的温度范围显著变宽，使δ和α相区明显缩小， 当固溶度较大时甚至在室温温度也仍可使钢保持 为单相奥氏体。奥氏体形成元素如镍，本身就具 有面心立方点阵；而锰和钴的多型性固态相变晶 型中，在一定温度范围内存在着面心立方点阵。
钴的特殊性，它开启γ相区，但却使Α3温度略微升 高，这使钴产生了一些反常的行为（如降低钢的 淬透性）。
扩大γ相区相图
δ
A4
温
度 A3
γA1 αຫໍສະໝຸດ Fe扩大γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中有限固溶，当合金元素含 量超过溶解度限时，则将出现石墨、ε-铜等 单质相或Fe3C、Fe4N等化合物相。
低于Α3温度的A1温度出现共析相变：γ→α＋ 第二相，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶 度大于在α-Fe中的固溶度
大多数合金元素即可固溶也可形成第二相
钢中第二相种类
碳化物 氮化物 硼化物 金属间化合物 非金属化合物（夹杂物） 单质如铜、石墨
固溶合金元素对相图的影响1
扩大γ相区的奥氏体形成元素 （使Α3温度降 低，Α4温度升高 ）：
－开启γ相区：主要有锰、钴和镍三种元素 －扩大γ相区：主要有碳、氮、铜、金、锌等
封闭γ相区相图
A4
温
度γ
α
A3
Fe
封闭与开启γ相区相图的对称性
A4
温 度
A3
α
ΔH<0
γ
A4 ΔH>0
温 度
γ
α
A3
钼对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500
1400
1300
温 1200
度， ℃ 1100
7Mo
4Mo
1000
2Mo
900
800
0Mo
700
600
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
碳含量，%
铬对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500
1400
1300
温 1200 度， ℃ 1100
1000
900
800
700
600
19Cr 15Cr
12Cr 5Cr 0Cr
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
碳含量，%
封闭γ相区相图的特点
最为简单的相图，右边往往是一匀晶相图 （开启γ相区相图由于上面开口连接液相， 故一般应有一包晶相变）
Fe-C合金
钢铁材料实质上是Fe-C合金 Fe-C合金发现的偶然性 C的间隙固溶强化的经济有效性 C形成各种碳化物（最典型的是Fe3C） C的加入使铁的固态相变复杂多变，由此导
致钢的性能变化范围大幅度扩大 热处理技术的发展
成分与相
合金元素加入后，使钢的基体化学成分发生变 化，同时还会产生新相
具有在一定程度内变化的化学成分、具有不同 的晶体结构因而不同性能和性质、用相界面与 其他相分隔的部分物质被称为相
成分分析，元素与含量
相分析，晶体结构（衍射晶面间距）与量（衍 射强度）和尺寸
组织分析，形貌（成分与相相同时有可能形貌 不同，如珠光体、索氏体、托氏体）
钢中基础相
α-铁，室温稳定，体心立方点阵，点阵产生 0.286645±1nm，由此计算出的最小原子间 距为0.248240nm，配位数为12时的原子直 径为0.25715 nm，理论摩尔体积为 0.709165×10-5m3/mol，理论密度为 7.875Mg/m3，通常采用的实际测定密度 7.870Mg/m3，室温线胀系数11.8×10-6/K。
合金化后称为铁素体
钢中基础相
γ-铁 ,912—1394℃ 稳定,面心立方点阵, 912 ℃点阵 常数0.36468nm,计算最小原子间距（即配位数12时 原子直径）0.25787nm，理论摩尔体积 0.730163×10-5m3/mol，理论密度7.649Mg/m3，实 测密度为7.694Mg/m3。α→γ相变时体积变化约0.66%。室温下γ铁点阵常数0.35782nm，计算最小 原子间距（即配位数12时原子直径）0.25302nm,理 论摩尔体积0.689728×10-5m3/mol，理论密度为 8.097Mg/m3。
C在铁中的固溶度公式
loC g][3.8 155/5 T0(石墨在α铁中,573-1011K） loC g][1.50 16/8T0 (石墨在γ铁中,1011-1427K) loC g][2.3 840/4 T0(Fe3C在α铁中,473-1000K) loC g][1.36 14/8T0(Fe3C在γ铁中,1000-1421K)
α-Fe与δ-Fe相区合并
缩小γ相区相图
A4
δ
温 度γ
A3 α Fe
缩小γ相区相图的特点
出现金属间化合物限制合金元素的固溶 高于Α3温度出现包析相变：γ+金属间化合物
→α，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶度 小于在α-Fe中的固溶度 γ相区的右端点一般连接一共析相变： δ→γ+金属间化合物，该温度下合金元素在 γ-Fe中的固溶度小于在δ-Fe中的固溶度
γ相区的右端点一般连接一共晶相变
固溶合金元素对相图的影响2
缩小γ相区的铁素体形成元素 （使Α3温度升 高、Α4温度降低 ）：
－封闭γ相区：形成γ相圈，主要有钒、铬、 钛、钼、钨、铝、硅、磷、锡、锑、砷等 ， 其中钒和铬在α-Fe中无限固溶
－缩小γ相区：出现了金属间化合物，破坏了 γ圈的完整性，使得α-Fe相区与δ-Fe相区被 分割开，主要有硼、锆、铌、钽、硫、铈
2006年 9月
四、钢铁材料的合金化原理 -合金元素在钢中的存在方式
合金化的作用
纯金属中只能采用位错强化和晶粒细化强 化，且强化效果受到一定限制
金属结构材料广泛采用合金化，合金化后 增加了固溶强化和第二相强化方式，同时 使强化技术与工艺丰富多彩
传统认为合金化主要作用是提高钢材淬透 性，但实际合金化的作用已远不止这一作 用
元素
开启γ相区相图
δ
A4
温 度
A3
γ
α
Fe
锰对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500 1400 1300
温 1200 度， ℃ 1100
1000 900 800 700 600
0.35Mn 2.5Mn
4Mn
9Mn
6.5Mn
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
合金化后称为奥氏体
合金元素在钢中的存在方式
固溶于铁基体，使其热力学行为和相变行为发生 明显改变，产生固溶强化
形成第二相，各种类型的第二相将产生显著不同 的作用
仅固溶的元素：周期表铁右边如Co、Ni、Si；但 金属性较强元素会形成单质第二相如Cu；非金属 性较强元素与金属形成化合物如C、N、O、S、P
碳含量，%
开启γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中可以无限固溶，因而使γ相区存 在的温度范围显著变宽，使δ和α相区明显缩小， 当固溶度较大时甚至在室温温度也仍可使钢保持 为单相奥氏体。奥氏体形成元素如镍，本身就具 有面心立方点阵；而锰和钴的多型性固态相变晶 型中，在一定温度范围内存在着面心立方点阵。
钴的特殊性，它开启γ相区，但却使Α3温度略微升 高，这使钴产生了一些反常的行为（如降低钢的 淬透性）。
扩大γ相区相图
δ
A4
温
度 A3
γA1 αຫໍສະໝຸດ Fe扩大γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中有限固溶，当合金元素含 量超过溶解度限时，则将出现石墨、ε-铜等 单质相或Fe3C、Fe4N等化合物相。
低于Α3温度的A1温度出现共析相变：γ→α＋ 第二相，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶 度大于在α-Fe中的固溶度
大多数合金元素即可固溶也可形成第二相
钢中第二相种类
碳化物 氮化物 硼化物 金属间化合物 非金属化合物（夹杂物） 单质如铜、石墨
固溶合金元素对相图的影响1
扩大γ相区的奥氏体形成元素 （使Α3温度降 低，Α4温度升高 ）：
－开启γ相区：主要有锰、钴和镍三种元素 －扩大γ相区：主要有碳、氮、铜、金、锌等
封闭γ相区相图
A4
温
度γ
α
A3
Fe
封闭与开启γ相区相图的对称性
A4
温 度
A3
α
ΔH<0
γ
A4 ΔH>0
温 度
γ
α
A3
钼对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500
1400
1300
温 1200
度， ℃ 1100
7Mo
4Mo
1000
2Mo
900
800
0Mo
700
600
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
碳含量，%
铬对Fe-Fe3C相图奥氏体区的影响
1500
1400
1300
温 1200 度， ℃ 1100
1000
900
800
700
600
19Cr 15Cr
12Cr 5Cr 0Cr
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
碳含量，%
封闭γ相区相图的特点
最为简单的相图，右边往往是一匀晶相图 （开启γ相区相图由于上面开口连接液相， 故一般应有一包晶相变）
Fe-C合金
钢铁材料实质上是Fe-C合金 Fe-C合金发现的偶然性 C的间隙固溶强化的经济有效性 C形成各种碳化物（最典型的是Fe3C） C的加入使铁的固态相变复杂多变，由此导
致钢的性能变化范围大幅度扩大 热处理技术的发展
成分与相
合金元素加入后，使钢的基体化学成分发生变 化，同时还会产生新相
具有在一定程度内变化的化学成分、具有不同 的晶体结构因而不同性能和性质、用相界面与 其他相分隔的部分物质被称为相
成分分析，元素与含量
相分析，晶体结构（衍射晶面间距）与量（衍 射强度）和尺寸
组织分析，形貌（成分与相相同时有可能形貌 不同，如珠光体、索氏体、托氏体）
钢中基础相
α-铁，室温稳定，体心立方点阵，点阵产生 0.286645±1nm，由此计算出的最小原子间 距为0.248240nm，配位数为12时的原子直 径为0.25715 nm，理论摩尔体积为 0.709165×10-5m3/mol，理论密度为 7.875Mg/m3，通常采用的实际测定密度 7.870Mg/m3，室温线胀系数11.8×10-6/K。
合金化后称为铁素体
钢中基础相
γ-铁 ,912—1394℃ 稳定,面心立方点阵, 912 ℃点阵 常数0.36468nm,计算最小原子间距（即配位数12时 原子直径）0.25787nm，理论摩尔体积 0.730163×10-5m3/mol，理论密度7.649Mg/m3，实 测密度为7.694Mg/m3。α→γ相变时体积变化约0.66%。室温下γ铁点阵常数0.35782nm，计算最小 原子间距（即配位数12时原子直径）0.25302nm,理 论摩尔体积0.689728×10-5m3/mol，理论密度为 8.097Mg/m3。
C在铁中的固溶度公式
loC g][3.8 155/5 T0(石墨在α铁中,573-1011K） loC g][1.50 16/8T0 (石墨在γ铁中,1011-1427K) loC g][2.3 840/4 T0(Fe3C在α铁中,473-1000K) loC g][1.36 14/8T0(Fe3C在γ铁中,1000-1421K)
α-Fe与δ-Fe相区合并
缩小γ相区相图
A4
δ
温 度γ
A3 α Fe
缩小γ相区相图的特点
出现金属间化合物限制合金元素的固溶 高于Α3温度出现包析相变：γ+金属间化合物
→α，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶度 小于在α-Fe中的固溶度 γ相区的右端点一般连接一共析相变： δ→γ+金属间化合物，该温度下合金元素在 γ-Fe中的固溶度小于在δ-Fe中的固溶度
γ相区的右端点一般连接一共晶相变
固溶合金元素对相图的影响2
缩小γ相区的铁素体形成元素 （使Α3温度升 高、Α4温度降低 ）：
－封闭γ相区：形成γ相圈，主要有钒、铬、 钛、钼、钨、铝、硅、磷、锡、锑、砷等 ， 其中钒和铬在α-Fe中无限固溶
－缩小γ相区：出现了金属间化合物，破坏了 γ圈的完整性，使得α-Fe相区与δ-Fe相区被 分割开，主要有硼、锆、铌、钽、硫、铈