工业纯铁与低碳变形钢的比较

工业纯铁是钢的一种，其化学成分主要是铁，含量为99.50%~99.90%（质量分数），碳含量在0.04%（质量分数）以下。在平衡冷却条件下，Fe₃C_Ⅲ常沿铁素体晶界呈片状析出，其组织如图2-4~图2-7所示。低碳变形钢根据变形方法不同可分为冷冲压钢和热轧钢。冷冲压钢用于冲制形状复杂、受力不大、表面质量要求高的零件，是深冲冷轧薄板用钢，主要牌号有08钢、08F钢、10钢等。拖拉机油箱、汽车壳体，生活中的搪瓷制品等，常用08F钢制造，其组织为铁素体，基体上分布有少量颗粒状渗碳体，这种渗碳体是铁素体在冷却过程中析出的，故称为三次渗碳体，组织如图2-8~图2-10所示，当三次渗碳体呈方向性长链状或沿铁素体晶界呈网络状分布时，将会导致板材在冷变形加工时发生开裂事故。图2-11所示为05钢退火后组织，图2-12和图2-13所示为10钢的退火组织，均为铁素体加少量珠光体。有些超低碳的钢板可用来制作冷冲搪瓷器皿的毛坯、易拉罐和钱币。用于锅炉、船舶、桥架、高压容器等构件时，常采用热轧钢，如20钢、Q345钢、15MnV钢等。这些低碳钢板热轧缓慢冷却后常出现铁素体和珠光体相间的带状组织，它使钢板的组织呈现方向性，冲压时呈带状组织偏析分布的片状珠光体比铁素体难发生塑性变形而导致开裂，20钢经轧制后的组织如图2-14~图2-18所示，这种组织在消除带状组织后能明显地去除材料的各向异性。反之，图2-19、图2-20所示的带状组织中还有较多的硫化物夹杂，则即使消除了带状组织，对钢材横向性能改善也不大。带状组织可用正火或高温扩散退火方法消除。如果用高温扩散退火，则随后还需要及时正火。

图2-4a　200×

图2-4b　400×

图号：2-4 材料：纯铁

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%^[1]硝酸酒精溶液+热氧化

组织说明：铁素体。经氧化着色后不同位向的铁素体晶粒呈现不同的颜色。

图2-5a　100×

图2-5b　500×

图号：2-5 材料：工业纯铁

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液+DIC（微差干涉）照明

组织说明：铁素体。

图2-6a　500×

图2-6b　500×

图号：2-6 材料：工业纯铁

处理工艺：退火 浸蚀方法：焦亚硫酸钠水溶液+DIC

组织说明：铁素体。化学染色后，不同位向的铁素体晶粒呈现不同的颜色。

图2-7a　500×

图2-7b　500×

图号：2-7 材料：工业纯铁

处理工艺：退火 浸蚀方法：焦亚硫酸钠水溶液+DIC

组织说明：基体为铁素体，在晶界处存在少量三次渗碳体。化学染色后，不同位向的铁素体晶粒呈现不同的颜色。

图2-8a　500×

图2-8b　800×

图号：2-8 材料：08钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：基体为铁素体+球状渗碳体。

图2-9a　500×

图2-9b　500×

图号：2-9 材料：08钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：基体为铁素体，在晶界处有三次渗碳体及少量片状珠光体。

图2-10a　500×

图2-10b　800×

图号：2-10 材料：08钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：基体为铁素体，在晶界处有三次渗碳体及少量片状珠光体。

图2-11a　100×

图2-11b　100×

图号：2-11 材料：05钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：基体为铁素体（黄色）+少量珠光体（黑色）。少量铁素体呈轻微魏氏形态。

图2-12a　100×

图2-12b　100×(www.xing528.com)

图号：2-12 材料：10钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：基体为等轴铁素体（黄色）+少量珠光体。

图2-13a　100×

图2-13b　400×

图号：2-13 材料：10钢

处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体。

图2-14a　100×

图2-14b　100×

图号：2-14 材料：20钢

处理工艺：热轧 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体（其他色）。部分呈带状分布。

图2-15a　100×

图2-15b　100×

图号：2-15 材料：20钢

处理工艺：热轧 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：珠光体与铁素体（黄色）沿轧延变形方向交替呈带状分布。珠光体的量较低。

图2-16a　100×

图2-16b　100×

图号：2-16 材料：20钢

处理工艺：轧制 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体。部分珠光体与铁素体沿轧延变形方向交替呈带状分布。

图2-17a　100×

图2-17b　100×

图号：2-17 材料：20钢

处理工艺：轧制 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体（其他色）。部分珠光体与铁素体沿轧延变形方向交替呈带状分布。

图2-18a　100×

图2-18b　100×

图号：2-18 材料：20钢

处理工艺：轧制 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体。珠光体与铁素体沿轧延变形方向交替呈明显带状分布。

图2-19a　500×

图2-19b　500×

图号：2-19 材料：20钢

处理工艺：轧制 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体（绿色）。珠光体与铁素体沿轧延变形方向交替呈明显带状分布。有较多条状硫化物夹杂。

图2-20a　500×

图2-20b　500×

图号：2-20 材料：20钢

处理工艺：轧制 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液

组织说明：铁素体（黄色）+珠光体（其他色）。珠光体与铁素体沿轧延变形方向交替呈明显带状分布。有较多条状硫化物（深灰色）夹杂。