鋼含碳量較高時(shí)，錳能顯著降低約50%轉(zhuǎn)變溫度。其原因可能是因珠光體量多，而不是滲碳體在邊界的分布。注意的是，如果鋼的含碳量高于0.15%，高錳含量對(duì)正火鋼的沖擊性能影響起到了決定性作用。因?yàn)殇摰母叽阃感砸饖W氏體轉(zhuǎn)變成脆性的上貝氏體，而不是鐵素體或珠光體。
2）鎳。加入鋼中的作用似錳，可改善鐵-碳合金韌性。其作用大小取決于含碳量和熱處理。在含碳量（約0.02%）很低的鋼中，加入量達(dá)到2%就能防止熱軋態(tài)和正火鋼晶界滲碳體的形成，同時(shí)實(shí)質(zhì)降低開始轉(zhuǎn)變溫度TS，升高夏比沖擊曲線峰值。
進(jìn)一步增加鎳含量，改善沖擊韌性效果則降低。如果這時(shí)含碳量低至正火后無碳化物出現(xiàn)時(shí)，鎳對(duì)轉(zhuǎn)變溫度的影響將變得很有限。在含碳約0.10%的正火鋼中加入鎳，較大的好處是細(xì)化晶粒和降低游離氮含量，但其機(jī)理目前尚不清楚。可能是由于鎳作為奧氏體的穩(wěn)定劑從而降低了奧氏體分解的溫度。
3）磷。在純凈的鐵-磷合金中，由于鐵素體晶界會(huì)發(fā)生磷偏析降低了抗拉強(qiáng)度Rm而使晶粒之間脆化。此外，由于磷還是鐵素體的穩(wěn)定劑。所以，加入鋼中將大大增加δi值和鐵素體晶粒尺寸。這些作用的綜合將使磷成為有害的脆化劑，發(fā)生穿晶斷裂。
4）硅。鋼中加硅是為了脫氧，同時(shí)有益于提高沖擊性能。如果鋼中同時(shí)存在錳和鋁，大部分硅在鐵素體中溶解，同時(shí)通過固溶化硬化作用提高δi。這種作用與加入硅提高沖擊性能綜合的結(jié)果是，在穩(wěn)定晶粒尺寸的鐵-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%轉(zhuǎn)變溫度升高約44℃。此外，硅與磷相似，是鐵素鐵的穩(wěn)定劑，能促進(jìn)鐵素體晶粒長大。按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，硅加入正火鋼中將提高平均能量轉(zhuǎn)換溫度約60℃。
5）鋁。以合金和脫氧劑的作用加入鋼中有以下兩方面的原因：一，與溶械牡葾lN，去除游離氮；二，AlN的形成細(xì)化了鐵素體晶粒。這兩種作用的結(jié)果是，每增加0.1%的鋁，將使轉(zhuǎn)變溫度降低約40℃。然而，當(dāng)鋁的加入量超過了需要，“固化”游離氮的作用將變?nèi)酢?/div>
6）氧。鋼中的氧會(huì)在晶界產(chǎn)生偏析導(dǎo)致鐵合金晶間斷裂。鋼中氧含量高至0.01%，斷裂就會(huì)沿著脆化晶粒的晶界產(chǎn)生的連續(xù)通道發(fā)生。即使鋼中含氧量很低，也會(huì)使裂紋在晶界集中成核，然后穿晶擴(kuò)散。解決氧脆化問題的方法是，可加入脫氧劑碳、錳、硅、鋁和鋯，使其和氧結(jié)合生成氧化物顆粒，而將氧從晶界去除。氧化物顆粒也是延遲鐵素體生長和提高d-/2的有利物質(zhì)。
4. 含碳量在0.3%～0.8%的影響
亞共析鋼的含碳量在0.3%～0.8%，先共析鐵素體是連續(xù)相并首先在奧氏體晶界形成。珠光體在奧氏體晶粒內(nèi)形成，同時(shí)占顯微組織的35%～100%。此外，還有多種聚集組織在每一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)形成，使珠光體成為多晶體。
由于珠光體強(qiáng)度比先共析鐵素體高，所以限制了鐵素體的流動(dòng)，從而使鋼的屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化率隨著珠光體含碳量的增加而增加。限制作用隨硬化塊數(shù)量增加，珠光體對(duì)先共析晶粒尺寸的細(xì)化而增強(qiáng)。
鋼中有大量珠光體時(shí)，形變過程中會(huì)在低溫和/或高應(yīng)變率時(shí)形成微型解理裂紋。雖然也有某些內(nèi)部聚集組織斷面，但斷裂通道還是沿著解理面穿行。所以，在鐵素體片之間、相鄰聚集組織中的鐵素體晶粒內(nèi)有某些擇優(yōu)取向。
5. 貝氏體鋼斷裂
在含碳量為0.10%的低碳鋼中加入0.05%鉬和硼可優(yōu)化通常發(fā)生在700～850℃奧氏體-硭靨遄?，且矒]跋炱浜笤?50℃和675℃時(shí)奧氏體-貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)條件。
在大約525～675℃之間形成的貝氏體，通常稱為“上貝氏體”；在450～525℃之間形成的稱為“下貝氏體”。兩種組織均由針狀鐵素體和分散的碳化物組成。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度從675℃降至450℃時(shí)，未回火貝氏體的抗拉強(qiáng)度會(huì)從585MPa升高至1170MPa。
因?yàn)檗D(zhuǎn)變溫度由合金元素含量決定，并間接影響屈服和抗拉強(qiáng)度。這些鋼獲得的高強(qiáng)度是以下兩種作用的結(jié)果：
1）當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度降低時(shí)，貝氏體鐵素體片尺寸不斷細(xì)化。
2）在下貝氏體內(nèi)精細(xì)的碳化物不斷分散。這些鋼的斷口特征在很大程度上取決于抗拉強(qiáng)度和轉(zhuǎn)變溫度。
有兩種作用要注意：一，一定的抗拉強(qiáng)度級(jí)別，回火下貝氏體的夏比沖擊性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未回火的上貝氏體。原因是在上貝氏體中，球光體內(nèi)的解理小平面切割了若干貝氏體晶粒，決定斷裂的主要尺寸是奧氏體晶粒尺寸。
在下貝氏體中，針狀鐵素體內(nèi)的解理面未排成一直線，因此決定準(zhǔn)解理斷裂面是否斷裂的主要特征是針狀鐵素體晶粒尺寸。因?yàn)檫@里的針狀鐵素體晶粒尺寸僅為上貝氏體中的奧氏體晶粒尺寸的1/2。所以，在同一強(qiáng)度級(jí)別，下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度比上貝氏體低許多。
除了上面的原因之外是碳化物分布。在上貝氏體中碳化物位于晶界沿線，并通過降低抗拉強(qiáng)度Rm增加脆性。在回火的下貝氏體中，碳化物非常均勻地分布的鐵素體中，同時(shí)通過限制解理裂紋以提高抗拉強(qiáng)度并促進(jìn)球化珠光體細(xì)化。
二，要注意的是未回火合金中轉(zhuǎn)變溫度與抗拉強(qiáng)度的變化。在上貝氏體中，轉(zhuǎn)變溫度的降低會(huì)使針狀鐵素體尺寸細(xì)化同時(shí)升高延伸強(qiáng)度Rp0.2。
在下貝氏體中，為獲得830MPa或更高的抗拉強(qiáng)度，也可通過降低轉(zhuǎn)變溫度提高強(qiáng)度的方n實(shí)現(xiàn)。然而，因?yàn)樯县愂象w的斷口應(yīng)力取決于奧氏體晶粒尺寸，而此時(shí)的碳化物顆粒尺寸已經(jīng)很大，因此通過回火提高抗拉強(qiáng)度的作用很小。
6. 馬氏體鋼斷裂
碳或其它元素加入鋼中可延遲奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體或貝氏體，同時(shí)奧氏體化后如果冷卻速度足夠快，通過剪切工藝奧氏體會(huì)變成馬氏體而不需進(jìn)行原子擴(kuò)散。
理想的馬氏體斷裂應(yīng)具有以下特征。
◆ 因?yàn)檗D(zhuǎn)變溫度很低（200℃或更低），四面體鐵素體或針狀馬氏體非常細(xì)。
◆ 因?yàn)橥ㄟ^剪切發(fā)生轉(zhuǎn)變，奧氏體中的碳原子來不及擴(kuò)散出晶體，使鐵素體中的碳原子飽和從而使馬氏體晶粒拉長導(dǎo)致晶格膨脹。
◆ 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變要超過一定的溫度范圍，因?yàn)槌跏忌傻鸟R氏體片給以后的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體增加阻力。所以，轉(zhuǎn)變后的結(jié)構(gòu)是馬氏體和殘余奧氏體的混合結(jié)構(gòu)。
為了保證鋼的性能穩(wěn)定，進(jìn)行回火。高碳（0.3%以上b馬氏體，在以下范圍內(nèi)回火約1h，經(jīng)歷以下三個(gè)階段。
1）溫度達(dá)到約100℃時(shí)，馬氏體某些過飽和碳沉淀并形成非常細(xì)小的ε-碳化物顆粒，分散于馬氏體中而降低碳含量。
2）溫度在100～300℃之間，任何殘余奧氏體都可能轉(zhuǎn)變成貝氏體和ε-碳化物。
3）在3階段回火中，大約200℃起取決于碳含量和合金成分。當(dāng)回火溫度升至共析溫度，碳化物沉淀變粗同時(shí)Rp0.2降低。
7.中強(qiáng)度鋼（620MPa
除了消除應(yīng)力提高沖擊韌性之外，回火還有以下兩種作用：一，轉(zhuǎn)變殘余奧氏體。殘留奧氏體將在低溫約30℃轉(zhuǎn)變成韌性針狀下貝氏體。在較高的溫度如600℃，殘余奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變成脆性的珠光體。因此，鋼在550～600℃進(jìn)行一次回火，在300℃進(jìn)行二次回火，以避免形成脆性珠光體，稱這種回火制度為“二次回火”。
二，增加彌散性碳化物含量（抗拉強(qiáng)度Rm增加），降低屈服強(qiáng)度。如果升高回火溫度，兩者都將會(huì)引起沖擊，轉(zhuǎn)變回火范圍降低。因?yàn)轱@微組織變精細(xì)，在同樣強(qiáng)度級(jí)別，將提高抗拉塑性。
回火脆性是可逆的。如果回火溫度高到超過了臨界范圍而降低了轉(zhuǎn)變溫度，可將材料再加熱后在臨界范圍處理，；鷂露炔趴梢栽偕?。染J魷治⒘吭?，钡a鞔嘈越玫礁納啤Ｗ鈧匾奈⒘吭厥翹?、磷、锡、砷，加蓮B毯凸瓚加腥ゴ嘧饔謾Ｈ綣淥轄鷦卮嬖?，钼也能綑n突鼗鶇嘈裕蹦透躋燦幸歡ǖ淖饔謾Ⅻ/div>
8. 高強(qiáng)度鋼（Rp0.2>1240MPa）斷裂
高強(qiáng)鋼可通過以下方法進(jìn)行生產(chǎn)：淬火和回火；淬火和回火前奧氏體變形；退火和時(shí)效生產(chǎn)沉淀硬化鋼。此外，還可通過應(yīng)變和再回火或回火期應(yīng)變，都可進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度。
9. 不銹鋼斷裂
不銹鋼主要由鐵-鉻、鐵-鉻-鎳合金和其它改善力學(xué)性能與抗蝕能力的元素組成。不銹鋼防蝕是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔闪丝煞乐惯M(jìn)一步氧化的鉻氧化物—不可滲透層。
因此，不銹鋼/氧化氣氛中能防止腐蝕并使鉻氧化物層得到強(qiáng)化。但在還原氣氛中，鉻氧化層受到損害?？刮g性隨著鉻、鎳含量增加而增加。鎳提升鐵的鈍化性。
增加碳是為了改善力學(xué)性能和保證奧氏體不銹鋼性能的穩(wěn)定。一般說來，不銹鋼利/顯微組織進(jìn)行分類。
◆ 馬氏體不銹鋼。屬于鐵-鉻合金，可進(jìn)行奧氏體化和后序熱處理生成馬氏體。通常含鉻12%，含碳0.15%。
◆ 鐵素體不銹鋼。含鉻約14%～18%，碳0.12%。因?yàn)?是鐵素體的穩(wěn)定劑，奧氏體相被超過13%的鉻
，因而是完全的鐵素體相。
◆ 奧氏體不銹鋼。鎳是奧氏體的強(qiáng)穩(wěn)定劑，因此，在室溫、低于室溫或高溫狀態(tài)下，鎳含量為8%，鉻含量為18%（300型）能使奧氏體相非常穩(wěn)定。奧氏體/銹鋼類似于鐵素體型，不能通過馬氏體轉(zhuǎn)變而硬化。
鐵素體和馬氏體不銹鋼特征，如晶粒尺寸等與同級(jí)別的其它鐵素體鋼和馬氏體鋼相似。
奧氏體不銹系FCC結(jié)構(gòu)，在冷凍溫度下都不可能解理斷裂。大型件冷軋80%后，310型不銹鋼有較高的屈服強(qiáng)度和缺口敏感性，甚至在溫度低至-253℃還具有1.0的缺口敏感性比。因此，可用于導(dǎo)彈系統(tǒng)的液氫貯存箱。相似的301型不銹鋼可用于溫度低至183℃的液氧貯存箱。但在這些溫度以下是不穩(wěn)定的，如發(fā)生任何塑性變形，不穩(wěn)定的奧氏體都會(huì)變成脆性的非回火馬氏體。絕大多數(shù)奧氏體鋼用于防腐環(huán)境，被加熱至500～900℃溫度范圍，鉻碳化物會(huì)沉淀在奧氏體晶界，結(jié)果使晶界附近范圍內(nèi)的鉻層被完全耗盡。該部位非常容易受到腐蝕和局部腐蝕，如果存在應(yīng)力，還可導(dǎo)致晶脆性斷裂。
為了減輕上述危害，可加入少量性能強(qiáng)于鉻碳化物的元素，例如鈦或鈮，與碳形成合金碳化物，防止鉻被耗盡和隨之而致的應(yīng)力腐蝕裂紋。常稱這種處理為“穩(wěn)定化處理”。
奧氏體不銹鋼也常用于高溫，如壓力容器，防止和滿足抗腐蝕和抗蠕變。某些鋼種因?yàn)樵诤负鬅崽幚砗透邷丨h(huán)境下對(duì)熱影響區(qū)及其附近的裂紋十分敏感。所以，當(dāng)焊接再加熱時(shí)，受高溫作用，鈮或鈦碳化物會(huì)在晶粒內(nèi)和晶界沉淀，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生而影響使用壽命，給予高度重視。
（資料來源于網(wǎng)絡(luò)--中國熱處理技術(shù)網(wǎng)）
