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  钢和铁的差别

（XXX）

摘要：钢和铁是制造机械设备的主要金属材料，虽然都是以铁和碳为主组成的合金，即铁碳合金，但相互之间存在着较大的差别。下面从基本性质，内部组织结构，性能与应用等方面阐述了两者之间的差异。

关键词：铁碳合金

引言：钢铁材料是工程结构材料中最重要的基础材料，也是产量最大的结构材料。由于它具有制造机械所需要的物理，化学及力学性能，并且可用较简便的工艺方法加工成适用的机械零件，亦即具有所需的工艺性能，广泛地适应各种工业部门的需求，服务面广。

钢和铁的基本组元都是铁和碳，故被称为铁碳合金。其中铁是基本成分，而碳是一铁碳合金性能的主要成分。

一、性质差别

根据含碳两量的不同，可将铁碳合金分为钢和铸铁两大类：

钢  它是制含碳量小于2.11%的铁碳合金。依照室温组织的不同，可将钢分为如下三类：

亚共析钢------含碳量<0.77%;

共析钢------含碳量为0.77%;

过共析钢------含碳量>0.77%;

铸铁  即生铁。它是指含碳量为2.11%----6.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同，可将铸铁分为如下三类：

亚共晶铸铁------含碳量<4.3%；

共晶铸铁------含碳量为4.3%；

过共晶铸铁------含碳量>4.3%；

PS：含碳量低于0.0218%的铁碳合金习惯上称为工业纯铁；

含碳量高于6.69%的铁碳合金在工业上没有实用价值。

二、结构差别


图1为典型的铁碳合金冷却时的组织转变过程分析

典型铁碳合金的平衡组织、铁碳合金通常可按含碳量及其室温平衡组织分为三大类：

工业纯铁、碳钢和铸铁。碳钢和铸铁是按有无共晶转变来区分的，无共晶转变，即无莱氏体的合金称为碳钢。在碳钢中，又分为亚共析钢、共析钢及过共析钢。

    根据Fe－Fe3C相图中获得的不同组织特征，将铁碳合金按碳含量划分为7种类型，如图1所示。

  1．工业纯铁

其内部组织结构为三次渗碳体，结晶过程如图2。


L → L+A → A → A+F → F+Fe3CIII

    相组成物：F+Fe3C       C%>0.0008%

             F            C%<0.0008%

    相相对量：

       F% =

       Fe3C% =

    组织组成物：F 和 Fe3CIII

2．共析钢 cC%=0.77%

其室温组织全部为珠光体。其结晶过程如图3


L→ L+A → A → A+P → P

   相组成物：F和Fe3C

      F% =

      Fe3C% =

    组织组成物：    P

3．亚共析钢 0.0218% < C% < 0.77%

其室温组织由铁素体和珠光体构成，结晶过程如图4。



L → L+A → A → A+F → A+P+F → P+F

相组成物：F，Fe3C

    相相对量：

    F% =

   Fe3C% =

   组织组成物：F、P

    P% =

    F% =

4．过共析钢

其室温组织由珠光体和二次渗碳体构成，结晶过程如图5。


L → L+A → A → A+Fe3CII → A+P+Fe3CII → P+Fe3CII

相组成物：F，Fe3C

   F% =

   Fe3C% =

   组织组成物：P，Fe3CII

    组织相对量：

    Fe3CII% =

    P% =

5．共晶白口铁（C%=4.3%）

其室温组织由珠光体分布在共晶渗碳体的基体上，即室温莱氏体。


L → L+Le → Le (A+Fe3C共晶) → Le (A+Fe3C共晶+Fe3CII) → Le’(P+Fe3CII+Fe3C)

相组成物：F，Fe3C

  相相对量：

     F% =

     Fe3C% =

    组织组成物：Le'

6．亚共晶白口铸铁，2.11%<C%<4.3%

相组成物：F，Fe3C

    相相对量： F% =

              Fe3C% =

     组织组成物：P，Le’，Fe3CII


7．过共晶白口铸铁


相组成物：

   F% =

   Fe3C% =

  组织组成物：Le’，Fe3C

   Fe3C%=

   Le’% = Lc% =

三、性能与应用的差别

铸钢是一种重要的铸造合金。铸钢件的年产量仅次于灰铸铁件，约为可锻铸铁件和球墨铸铁件的总和。铸钢不仅强度高，并与优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧度要求都高的零件。此外，铸钢的焊接性能好，便于采用铸---焊联合结构制造巨大的铸件，因此，铸钢在重型机械制造中甚为重要。

工业铸铁的机械性能（抗拉强度，塑性，韧性）较低，但工业铸铁具有优良的铸造性、可切削加工性、耐磨性、吸振性，生产工艺简单，成本低廉等特点，因此被广泛地应用于机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通运输、建筑和国防生产部门。

结论：钢和铁同为铁碳合金，具有相同的基本组元。由于碳含量的不同，使它们在内部组织结构、物理性能、化学性能、工艺性能、应用范围等方面产生较大差异。

参考文献：

1、金属材料科学/国家自然科学基金会委员会工程与材料科学部------北京：科学出版社，2006年

2、金属学与热处理/朱兴元、刘忆------北京：中国林业出版社/北京大学出版社，2006年8月

3、金属工艺学/邓文英------北京：高等教育出版社，2000年9月

4、金属材料学/李云凯------北京：北京理工大学出版社，2006年1月

5、材料科学与材料世界/杨瑞成、丁旭、陈奎------北京：化学工业出版社，      2005年3月

6、材料结构与功能控制—工程材料网上教程—西南交通大学材料科学与工程学院

[ 本帖最后由 刹那芳华 于 2007-9-24 03:38 编辑 ]

尽管初级的不行了，呵呵，踩一下

自己的处子论文嘛

原谅下吧