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合金凝固時，由于溶質在固相中和在液相中的溶解度不同，而產生選分結晶(也稱脫溶或液析)現象。即伴隨結晶的進行，在凝固前沿不斷有溶質析出(K<1時)，使液相同溶質濃度逐漸增加。在平衡結晶時，溶質在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行，因而并不產生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中，溶質在兩相，特別是在固相中的擴散不能充分進行。結果析出的溶質不斷在凝固前沿的母液中富集，形成濃度很高的溶質偏析層，此偏析層內熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低，因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現象對凝固組織有很大的影響。極端情況下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出現溶質大的富集情況。其溶質的分布可用下式來描述：式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質濃度；C0為合金熔體中溶質的初始濃度；K為溶質的平衡分配系數，K=C0/CL導；R為結晶速度；DL為溶質在液相中的擴散系數。設K為常數(液、固相線為直線)，且液相線斜率為m，則與凝固前沿溶質濃度相對應的液相線溫度分布可用t L(x) =t0-mC L(x) =t0-mC0(1+1-k/k e -R/DLx)來描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示。可見C L(x)隨距凝固前沿距離增加而減小，t L(x)隨距凝固前沿距離的增加而增高。在凝固前沿(x=O)處。熔體液相線溫度tL與熔體實際溫度之差稱過冷，即Δt =tL-te。當達到穩定態結晶時，凝固前沿處tL=te=ts此時，液相線溫度分布曲線與實際溫度分布曲線所圍成的區域(圖2陰影區)稱組成過冷區。組成過冷的出現，必將終止原有凝固界面的繼續推進，并且當其凝固前沿前方過冷較大處的過冷超過生核所需的過冷度Δt ﹡ 時，將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結晶組織由柱狀晶向等軸晶轉變的一種有說服力的解釋。
奧氏體形成的四個步驟：1）奧氏體晶核的形成； A晶核通常在珠光體中F和Fe3C相界處產生；2）奧氏體晶核長大；（3）殘余滲碳體的溶解；（4）奧氏體的均勻化共析鋼——加熱到Ac1點相變溫度;亞共析鋼——加熱到Ac3點相變溫度以上；過共析鋼——理論上應加熱到Accm以上，但實際上低于Accm。因為加熱到Accm以上，滲碳體會全部溶解，奧氏體晶粒也會迅速長大，組織粗化，脆性增加。加熱和冷卻時相圖上臨界點位置，如圖所示：
2）實際晶粒度——鋼在具體的熱處理或加熱條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級，1級粗(鍛造常溫調質晶粒度一般要求5-8級，鍛造余熱調質晶粒度一般要求大于等于2級）。3）本質晶粒度——表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不表示晶粒的大小。本質粗晶粒鋼：奧氏體晶粒度隨著加熱溫度的升高不斷地迅速長大。 （如圖6-3） 圖6-3本質細晶粒鋼：奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長大。2、奧氏體晶粒長大及影響因素
10．不銹鋼和耐熱鋼①鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%；若鋼中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,鋼號前分別冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。②對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮……等則按上述合金結構鋼對合金元素的表示方法標出。11．焊條鋼：它的鋼號前冠以字母“H”，以區別于其他鋼類。例如不銹鋼焊絲為“H2Cr13”，可以區別于不銹鋼“2Cr13”。12．電工用硅鋼①鋼號由字母和數字組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋硅鋼，DW表示電工用冷軋無取向硅鋼，DQ表示電工用冷軋取向硅鋼。②字母之后的數字表示鐵損值（W/kg）的100倍。③鋼號尾部加字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的；未加“G”者，表示在頻率為50周波下檢驗的。例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向硅鋼產品在50赫頻率時的大單位重量鐵損值為4.7W/kg。13．電工用純鐵①它的牌號由字母“DT”和數字組成，“DT”表示電工用純鐵，數字表示不同牌號的順序號，例如DT3。②在數字后面所加的字母表示電磁性能：A——高級、E——特級、C——超級，例如DT8A。
鋼的熱處理是指在固態下通過對鋼進行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結構，從而獲得所需要性能的一種工藝。鋼的熱處理路線圖，如圖所示：2、鋼的熱處理分類（1）根據工藝方法來分1）整體熱處理（退火、正火、淬火、回 火）；2）表面熱處理（火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火等）；3）化學熱處理（滲碳、滲氮、滲其它元素等）。（2）根據熱處理在零件加工中的作用分1）預先熱處理（退火、正火）：為機械零件切削加工前的一個中間工序，以改善切削加工性能及為后續作組織準備。2）終熱處理（淬火、回火）：獲得零件終使用性能的熱處理 。3、過熱度和過冷度加熱和冷卻時相圖上臨界點位置，如圖所示：平衡態相變線：A1、A3、Acm加熱（過熱度）： Ac1、Ac3、Accm
冷卻（過冷度）： Ar1、Ar3、Arcm
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3）、退火(Annealing) - 退火是鋼件的內在應力和細化晶粒的方法。退火法是將鋼件加熱至高于臨界溫度，然后放入干灰，石灰，石棉或封閉在爐內，令它慢慢冷卻。4）、硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一種能力。試驗鋼鐵硬度的普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦，由其表面所呈現的擦痕深淺以判定其硬度的高低。這種方法稱為銼試法 這種方法不太科學。用硬度試驗儀器來試驗極為準確，是現代試驗硬度常用的方法。常用的試驗法有洛氏硬度試驗，洛氏硬度試驗機利用鉆石沖入金屬的深度來測定金屬的硬度，沖入深度愈大，硬度愈小。鉆石沖入金屬的深度，可從指針指出正確的數字，該數字稱為洛氏硬度值。5）、鍛造(Forging) - 是用錘擊使金屬成為一定形狀<成型> 的方法，當鋼件加熱達到鍛造溫度時，可以從事鍛造，彎屈，抽拉，成型等操作。大多數鋼材加熱至鮮明櫻紅色時都很易鍛造。能增加鋼材硬度常用的方法是淬火。 [2]6）、脆性(Brittleness)- 表示金屬容易破裂的性質，鑄鐵的脆性大，甚至跌落地上亦會破裂。脆性與硬度有密切關系，硬度高的材料通常脆性亦大。7）、延性(Ductility)- (又稱柔軟性) 是金屬受外力變形而不碎裂的性質，延性的金屬可抽拉成細線。8）、彈性(Flexibility)- 是金屬受外力變形，當外力之后又恢復其原有形狀的一種性質。彈簧鋼是極富彈性的一種材料。9）、展性(Malleability)- 又稱可鍛性，是金屬延性或柔軟性的另一種表示法。展性是金屬接受錘鍛或滾軋而變形時不致破裂的一種性質。10）、韌性(Toughness)- 是金屬抵受震動或沖擊的能力。韌性與脆性剛好相反。
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