鋼

低碳鋼:碳含量一般低于0.25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));

中碳鋼:碳含量一般為0.25%~0.60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));

高碳鋼:碳含量一般高于于0.60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

1、鋼的熱處理

鋼的熱處理是指在固態(tài)下通過(guò)對(duì)鋼進(jìn)行不同的加熱、保溫、冷卻來(lái)改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，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(jù)工藝方法來(lái)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(yīng)加熱表面淬火、激光加熱表面淬火等);

3)化學(xué)熱處理(滲碳、滲氮、滲其它元素等)。

(2)根據(jù)熱處理在零件加工中的作用分

1)預(yù)先熱處理(退火、正火):為機(jī)械零件切削加工前的一個(gè)中間工序，以改善切削加工性能及為后續(xù)作組織準(zhǔn)備。

2)最終熱處理(淬火、回火):獲得零件最終使用性能的熱處理 。

3、過(guò)熱度和過(guò)冷度

加熱和冷卻時(shí)相圖上臨界點(diǎn)位置，如圖所示:

平衡態(tài)相變線 A1、A3、Acm

加熱(過(guò)熱度) Ac1、Ac3、Accm

冷卻(過(guò)冷度) Ar1、Ar3、Arcm

奧氏體化--若溫度高于相變溫度鋼，在加熱和保溫階段，將發(fā)生室溫下的組織向A的轉(zhuǎn)變，稱為奧氏體化。

奧氏體形成的四個(gè)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(chǎn)生;

2)奧氏體晶核長(zhǎng)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(diǎn)相變溫度亞共析鋼--加熱到Ac3以上;

過(guò)共析鋼--理論上應(yīng)加熱到Accm以上，但實(shí)際上低于Accm。因?yàn)榧訜岬紸ccm以上，滲碳體會(huì)全部溶解，奧氏體晶粒也會(huì)迅速長(zhǎng)大，組織粗化，脆性增加。加熱和冷卻時(shí)相圖上臨界點(diǎn)位置，如圖所示:

1、奧氏體晶粒度

1)起始晶粒度--室溫下各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏 體時(shí)的晶粒度。

2)實(shí)際晶粒度--鋼在具體的熱處理或加熱條件下實(shí)際獲得的奧氏體晶粒度的大小。分為10級(jí)，1級(jí)最粗。

3)本質(zhì)晶粒度--表示奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向性。不表示晶粒的大小。

本質(zhì)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(zhǎng)大。(如圖6-3)

本質(zhì)細(xì)晶粒鋼:奧氏體晶粒度只有加熱到較高溫度才顯著長(zhǎng)大。

2、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及影響因素

1)加熱溫度和保溫時(shí)間--加熱溫度越高，晶粒長(zhǎng)大越快，奧氏體越粗大;保溫時(shí)間延長(zhǎng)，晶粒不斷長(zhǎng)大，但長(zhǎng)大速度越來(lái)越慢。

2)加熱速度--加熱速度越大，形核率越高，因而奧氏體的起始晶粒越小，而且晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大。

3)碳及合金元素

4)鋼的原始組織

過(guò)冷奧氏體--在共析溫度(A1)以下存在的不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體，以符號(hào)A冷表示。

隨著過(guò)冷度的不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生三種類型轉(zhuǎn)變:1)珠光體型轉(zhuǎn)變;2)貝氏體型轉(zhuǎn)變;3)馬氏體型轉(zhuǎn)變。

(一)珠光體組織形態(tài)及性能

☆過(guò)冷奧氏體在A1~ 550℃溫度范圍內(nèi)將轉(zhuǎn)變成珠光體類型組織。該組織為鐵素體與滲碳體層片相間的機(jī)械混合物。這類組織可細(xì)分為:見(jiàn)圖表所示:

(二)珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程:如圖所示:

典型的擴(kuò)散相變:

1)碳原子和鐵原子遷移;

2)晶格重構(gòu)。

(一)貝氏體組織形態(tài)和性能

◆過(guò)冷奧氏體在550℃~Ms點(diǎn)溫度范圍內(nèi)將轉(zhuǎn)變成貝氏體類型組織。貝氏體用符號(hào)字母B表示。根據(jù)貝氏體的組織形態(tài)可分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)。如圖所示:

貝氏體的力學(xué)性能

1)550~350℃--上貝氏體B上--羽毛狀-- 40~45HRC--脆性較大--基本上無(wú)實(shí)用價(jià)值;

2)350℃~Ms--下貝氏體B下--黑色竹葉狀--45~55HRC--優(yōu)良的綜合力學(xué)性能--常用 。

(二)貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程

半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變--只發(fā)生碳原子擴(kuò)散，大質(zhì)量的鐵原子基本不擴(kuò)散 。

(一)馬氏體組織形態(tài)和性能

當(dāng)奧氏體以極大的冷卻速度過(guò)冷至Ms點(diǎn)以下，(對(duì)于共析鋼為230℃以下)時(shí)，將轉(zhuǎn)變成馬氏體類型組織。獲得馬氏體是鋼件強(qiáng)化的重要基礎(chǔ)。

1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)

馬氏體M是碳在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的C全部保留在馬氏體中。體心正方晶格(a=b≠c); c/a--正方度;

M中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其正方度越大，晶格畸變?cè)絿?yán)重，M的硬度也就越高。 如圖所示:

2、馬氏體的組織形態(tài)

鋼中馬氏體組織形態(tài)主要有兩種類型:1)板條狀馬氏體，也稱位錯(cuò)馬氏體;2)針片狀馬氏體，也稱孿晶馬氏體。(參考圖6-10)

Wc<0.2%--板條狀馬氏體(如圖6-14);0.2%≦Wc≦1%--板條狀馬氏體和針片狀馬氏體;Wc>1%--針片狀馬氏體

3、馬氏體的性能

主要特點(diǎn):高硬度高強(qiáng)度--馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳原子引起的晶格畸變，即固溶強(qiáng)化。

板條狀馬氏體塑性韌性較好;高碳片狀馬氏體的塑性韌性都較差 。

在保證足夠的強(qiáng)度和硬度的情況下，盡可能獲得較多的板條狀馬氏體。

(二)馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)

1) 無(wú)擴(kuò)散性--馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，因而轉(zhuǎn)變過(guò)程中沒(méi)有成分變化，M的含碳量和原來(lái)A的相同。

2)切變共格和表面浮凸現(xiàn)象--由于原子不能進(jìn)行擴(kuò)散，因而晶格轉(zhuǎn)變只能以切變的機(jī)制進(jìn)行。

3)變溫形成--M只有在不斷降低溫度的條件下，轉(zhuǎn)變才能繼續(xù)進(jìn)行。

4)高速長(zhǎng)大--馬氏體生長(zhǎng)速度極快，片間相撞容易在馬氏體片內(nèi)產(chǎn)生顯微裂紋。

5) 轉(zhuǎn)變不完全--殘余奧氏體A殘--MS點(diǎn)越高，M越多，A殘?jiān)缴佟s和Mf點(diǎn)的溫度與冷卻速度無(wú)關(guān)，主要取決于含碳量與合金元素的含量。如圖所示:

由于轉(zhuǎn)變溫度不同，過(guò)冷奧氏體將按不同機(jī)理轉(zhuǎn)變成不同的組織(P、B、M)。轉(zhuǎn)變類型主要取決于轉(zhuǎn)變溫度，但轉(zhuǎn)變量和速度又與時(shí)間密切相關(guān)。

過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線--表示溫度、時(shí)間、和轉(zhuǎn)變量三者之間的關(guān)系曲線。

(一)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線

過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又叫C曲線，也稱為T(mén)TT曲線。如圖所示:

冷卻方式:

1)等溫冷卻

2)連續(xù)冷卻

1、等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立

等溫轉(zhuǎn)變曲線可以用金相法、膨脹法、電阻法和熱分析法等多種方法建立。

共析碳鋼C曲線的建立，如圖所示:

2、共析鋼C曲線分析

☆①為珠光體轉(zhuǎn)變區(qū);②為貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū);③為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。

☆孕育期:轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)軸之間的距離。

☆鼻尖:孕育期最短處，過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定。-550℃

共析鋼C曲線，如圖所示:

3、影響C曲線的因素

1)在正常加熱條件下，Wc<0.77%時(shí)，含碳量增加，C曲線右移; Wc>0.77%時(shí)，含碳量增加，C曲線左移。所以，共析鋼的過(guò)冷 奧氏體最穩(wěn)定。

2)亞共析鋼--先析出 F;過(guò)共析鋼--先析出滲碳體。

(2)合金元素的影響(如圖6-20)--除鈷以外，所有的合金元素溶入奧氏體后，都增大過(guò)冷奧氏體A的穩(wěn)定性，使C曲線右移。碳化物含量較多時(shí)，對(duì)曲線的形狀也有影響。

(3)加熱溫度和保溫時(shí)間的影響--隨著加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，這使奧氏體的成分更加均勻，晶粒粗大，這些都提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。

(二)過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

在實(shí)際生產(chǎn)中，過(guò)冷奧氏體大多是在連續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的，這就需要測(cè)定和利用過(guò)冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線。

過(guò)冷卻奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線又叫CCT曲線。

過(guò)冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線(CCT曲線)與TTT曲線的區(qū)別:

1、連續(xù)冷卻曲線靠右一些;

2、連續(xù)冷卻曲線只有C曲線的上半部分，而沒(méi)有下半部分。也就是說(shuō)而沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變。

☆臨界冷卻速度--獲得馬氏體的最小冷卻速度。

☆vk是CCT曲線的臨界冷卻速度;

☆vk'是TTT曲線的臨界冷卻速度。

☆vk' ≈1.5 vk

☆凡是使C曲線右移的因素都會(huì)減小臨界冷卻速度。

過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的實(shí)際應(yīng)用

生產(chǎn)上常用C曲線來(lái)分析鋼在連續(xù)冷卻條件下的組織。(如圖)

1)爐冷V1--珠光體P;

2)空冷V2--索氏體S;

3)油冷V3--托氏體T+馬氏體M;

4)水冷V4--馬氏體M+殘余奧氏體A殘 。

1)調(diào)整硬度以便切削加工(170HBS~250HBS);

2)消除殘余應(yīng)力，防止變形、開(kāi)裂;

3)細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能;

4)為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。

◆將金屬加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(爐冷)的熱處理工藝。

◆退火根據(jù)鋼的成分和工藝目的不同，可分為完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火、去應(yīng)力退火等。

1、完全退火(重結(jié)晶退火、普通退火)

將鋼完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。

主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材和焊接件。

加熱溫度Ac3+(30~50)℃。

完全退火工藝曲線圖，如圖所示:

2、球化退火(不完全退火)

使鋼中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。

主要用于過(guò)共析鋼;

目的在于降低硬度、改善切削加工性能，并為后續(xù)的淬火做組織準(zhǔn)備。

得到的組織--粒狀P(F基體上彌散分布著顆粒狀滲碳體的組織)

加熱溫度Ac1+(20~40)℃

3、等溫退火

加熱到高于Ac3(或Ac1)溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度保持使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。

對(duì)于亞共析鋼可代替完全退火，對(duì)于過(guò)共析鋼可代替球化退火。

等溫退火工藝圖，如圖所示:

4、均勻化退火(擴(kuò)散退火)

將鑄件加熱到略低于固相線溫度(一般低于100 ℃)長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩冷的熱處理工藝。

主要用于消除某些具有化學(xué)成分偏析的鑄鋼件及鑄錠。

加熱溫度Ac3+(150~200) ℃

5、去應(yīng)力退火(無(wú)相變退火)

將工件加熱到Ac1以下(100~200)℃保溫后隨爐冷卻到160℃以下出爐空冷。

主要用于消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形與開(kāi)裂。

加熱溫度通常為500℃~650℃。

正火是將鋼加熱到Ac3(或Accm)以上(30~50)℃，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝，正火組織為索氏體;

正火與退火的主要區(qū)別:1)冷卻速度不同;2)正火后的組織比較細(xì)，比退火強(qiáng)度、硬度有所提高，而且生產(chǎn)周期短，操作簡(jiǎn)單;

過(guò)共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀碳化物;低碳鋼正火后可顯著改善切削加工性能;

正火是一種優(yōu)先采用的預(yù)先熱處理工藝。

各種退火和正火加熱溫度比較

1)均勻化退火 :Ac3+(150~200) ℃

2) 正火: Ac3或Accm+(30~50)℃

3)完全退火:Ac3+(20~50)℃

4)球化退火:Ac1+(20~40)℃

5)去應(yīng)力退火:500℃~650℃

淬火--將鋼加熱到Ac3或Ac1相變點(diǎn)以上某一溫度，保持一定時(shí)間， 然后以大于vk的速度冷卻獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。

淬火的主要目的--獲得馬氏體或下貝氏體，為以后獲得各種力學(xué)性能的回火組織作準(zhǔn)備。

1)亞共析鋼:Ac3+(30~50)℃(要完全 奧氏體化)

2)過(guò)共析鋼:Ac1+(30~50)℃(是部分奧氏體化)

3)合金鋼的淬火溫度允許比碳素鋼高，一般為臨界點(diǎn)以上(50~100)℃。

碳素鋼的淬火加熱溫度范圍，如圖所示:

理想的淬火冷卻速度，如圖6-26所示。

在C曲線"鼻尖"附近快冷，而在Ms點(diǎn)附近應(yīng)盡量慢冷。

常用的冷卻介質(zhì)有:油、水、鹽水等，其冷卻能力依此增加。

新型水溶性淬火介質(zhì)，如圖所示:

1)單液淬火

2)雙液淬火

3)馬氏體分級(jí)淬火

4)貝氏體等溫淬火

鋼的淬透性--是指在規(guī)定的條件下，鋼在淬火時(shí)能夠獲得淬硬層深度的能力。

淬透性是鋼的一種熱處理工藝性能，與冷卻速度無(wú)關(guān)。

淬透性也叫可淬性，它取決于鋼的淬火臨界冷卻速度(Vk)的大小。

淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能有很大影響。淬透的工件，表里性能均勻一致;未淬透時(shí)，表里性能存在差異。

淬透的工件經(jīng)調(diào)質(zhì)后由表及里都是回火索氏體，而未淬透的工件心部是片狀索氏體和鐵素體，尤其是韌性(ak)相差特別大。

不同的零件對(duì)淬透性要求不一樣。如彈簧要求淬透，而齒輪即不要求淬透。

影響鋼的淬透性的決定性因素是臨界冷卻速度(vk)，臨界冷卻速度越小，淬透性越大。影響因素有:

1、含碳量 共析點(diǎn)附近淬透性最好，遠(yuǎn)離S點(diǎn)差。

2、合金元素 除Co外，幾乎所有的合金元素都降低鋼的臨界冷卻速度，即提高鋼的淬透性。

3、奧氏體化溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，鋼的淬透性增大。

未端淬火法GB225-88

鋼的淬透性表示方法

臨界淬透直徑Dc--它是指心部得到全部M或50%M的最大直徑。如圖所示:

在相同的條件下，鋼的淬透性越高，淬硬層深度就越大。

工件的淬硬層深度除取決于鋼的淬透性外，還受淬火介質(zhì)和工件尺寸等外部因素的影響。

淬硬性是指鋼在正常淬火條件下，所能達(dá)到的最高硬度。是鋼的一種工藝性能。

奧氏體中固溶的碳越多，淬硬性就越高。與合元素沒(méi)有多大關(guān)系。而淬透性與合金元素就有很大的關(guān)系。

淬硬性高的鋼，其淬透性不一定高。

對(duì)承受動(dòng)載荷的一些重要零件要選用能全部淬透的鋼;如發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、彈簧等;

當(dāng)零件表里性能可以不一致時(shí)(不要求淬透)，選用淬透性適宜的鋼即可。如齒輪;

焊接件不可選用淬透性高的鋼，否則就容易在焊縫附近出現(xiàn)淬火組織，造成變形和裂紋;

對(duì)于淬透性好的鋼，可以采用冷卻速度緩慢的淬火介質(zhì)。這對(duì)于復(fù)雜工件十分有利。

熱處理(Heat Treatment) - 是利用加熱和冷卻以改變金屬物理性質(zhì)的方法。熱處理能改善鋼的顯微結(jié)構(gòu)，

使達(dá)到所需的物理要求。韌性，硬度 和耐磨性 是通過(guò)熱處理而獲得的特性中的幾種。要獲得這些特性，需使用熱處理中的淬硬<又稱淬火>,回火，退火<又稱朡化>和表面淬硬等操作。

淬硬(Hardening,又稱淬火) - 是將金屬均勻地加熱至適當(dāng)溫度，然后迅速浸入水或油中急冷，或在空氣中或冷凍區(qū)中冷卻，使金屬獲得所需要的硬度。

回火(Tempering) - 鋼件淬硬后會(huì)變脆，同時(shí)由淬火急冷而引致的應(yīng)力，可使鋼件受到輕擊而斷裂。要消除脆性，可用回火處理法。回火就是將鋼件重新加熱至適當(dāng)?shù)臏囟然蝾伾?，然后予以急冷?；鼗痣m然使鋼的硬度略為減少，但可增加鋼的韌性而降低其脆性。

退火(Annealing) - 退火是消除鋼件的內(nèi)在應(yīng)力和勒化鋼件的方法。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(nèi)，令它慢慢冷卻。

硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一種能力。試驗(yàn)鋼鐵硬度的最普通方法是用銼刀在工件邊緣上銼擦，由其表面所呈現(xiàn)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(xué)。用硬度試驗(yàn)器來(lái)試驗(yàn)極為準(zhǔn)確，是現(xiàn)代試驗(yàn)硬度常用的方法。最常用的試驗(yàn)法有洛氏硬度試驗(yàn)洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)利用鉆石沖入金屬的深度來(lái)測(cè)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(shù)字，該數(shù)字稱為洛氏硬度數(shù)。

鍛造(Forging) - 是用錘擊使金屬成為一定形狀<成型> 的方法，當(dāng)鋼件加熱達(dá)到鍛造溫度時(shí)，可以從事鍛造，彎屈，抽拉，成型等操作。大多數(shù)鋼材加熱至鮮明櫻紅色時(shí)都很易鍛造。能增加鋼材硬度常用的方法是淬火。

脆性(Brittleness)- 表示金屬容易破裂的性質(zhì)，鑄鐵的脆性大，甚至跌落地上亦會(huì)破裂。脆性與硬度有密切關(guān)系，硬度高的材料通常脆性亦大。

延性(Ductility)- (又稱柔軟性) 是金屬受外力永久變形而不碎裂的性質(zhì)，延性的金屬可抽拉成細(xì)線。

彈性(Flexibility)- 是金屬受外力變形，當(dāng)外力消除之后又恢復(fù)其原有形狀的一種性質(zhì)。彈簧鋼是極富彈性的一種材料。

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(shí)不致破裂的一種性質(zhì)。

韌性(Toughness)- 是金屬抵受震動(dòng)或沖擊的能力。韌性與脆性剛好相反。

①用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)和本國(guó)的符號(hào)來(lái)表示化學(xué)成份，用阿拉伯字母來(lái)表示成份含量:中國(guó)、俄國(guó) 12CrNi3A;

②用固定位數(shù)數(shù)字來(lái)表示鋼類系列或數(shù)字:美國(guó)、日本、300系、400系、200系;

③用拉丁字母和順序組成序號(hào)，只表示用途。

①采用元素符號(hào)

②用途、漢語(yǔ)拼音，平爐鋼:P、 沸騰鋼:F、 鎮(zhèn)靜鋼:Z、甲類鋼:A、T8:特8、GCr15:滾珠

◆合結(jié)鋼、彈簧鋼，如:20CrMnTi 60Si2Mn、(用萬(wàn)分之幾表示C含量)

◆不銹鋼、合金工具鋼(用千分之幾表示C含量)，如:1Cr18Ni9 千分之一(即0.1%C),不銹 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo。

美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來(lái)標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中:①奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數(shù)字標(biāo)示，例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼是以201、 304、 316以及310為標(biāo)記，

②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。

③鐵素體不銹鋼是以430和446為標(biāo)記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標(biāo)記，雙相(奧氏體-鐵素體)，

④不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用專利名稱或商標(biāo)命名。

在人類發(fā)明煉鐵之后不久，就學(xué)會(huì)了煉鋼。由于鋼較之最初的生鐵有更好的物理、化學(xué)、機(jī)械性能，所以很快就得到大量的應(yīng)用。但是由于技術(shù)條件的限制，人們對(duì)鋼的應(yīng)用一直受到鋼的產(chǎn)量的限制，直到十八世紀(jì)工業(yè)革命之后，鋼的應(yīng)用才得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

鋼可以鑄成不銹鋼去味皂來(lái)出售。不銹鋼去味皂是一種用不銹鋼打造的特殊鋼塊，永遠(yuǎn)不會(huì)變小，使用時(shí)如同一般香皂的用法，這種不銹鋼去味皂來(lái)自于德國(guó) ，它不能去污，但能除臭，沾滿腥味的手，用不銹鋼去味皂洗過(guò)30至40秒，能使腥味消失。但通常意義上，此類商業(yè)應(yīng)用并無(wú)多大發(fā)展前途，因?yàn)椴讳P鋼去腥味的特性并不能持久，一般為半年左右，目前國(guó)內(nèi)電子商務(wù)夸張了其功效，此類產(chǎn)品產(chǎn)地一般在國(guó)內(nèi)，但往往被套上德國(guó)技術(shù)的稱號(hào)而牟取暴利。

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13304-91《鋼分類》描述:"以鐵為主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。"其中的一般是指除鉻鋼外的其他鋼種，部分鉻鋼的含碳量允許大于2%。含碳量大于2%的鐵合金是鑄鐵。其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如ISO 4948或EN 10020中對(duì)鋼的定義也與此類似。

嚴(yán)格地說(shuō)，鋼是含碳量在0.0218%-2.11 %之間的鐵碳合金。我們通常將其與鐵合稱為鋼鐵，為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過(guò)1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。其它成分是為了使鋼材性能有所區(qū)別。以下以字母順序列出重要的鋼材，他們包含以下成分，現(xiàn)將它們的功能特性一并介紹:

碳(Carbon)

存在于所有的鋼材，是最重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強(qiáng)度，我們通常希望刀具級(jí)別的鋼材擁有0.6%以上的碳，也稱為高碳鋼。

鉻(Chromium)

增加耐磨損性，硬度，最重要的是耐腐蝕性，擁有13%以上的認(rèn)為是不銹鋼。盡管這么叫，如果保養(yǎng)不 當(dāng)，所有鋼材都會(huì)生銹。

錳(Manganese)

重要奧氏體穩(wěn)定元素，有助于生成紋理結(jié)構(gòu)，增加堅(jiān)固性和強(qiáng)度及耐磨損性。在熱處理和卷壓過(guò)程中使鋼材內(nèi)部脫氧，出現(xiàn)在大多數(shù)的刀剪用鋼材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。

鉬(Molybdenum)

碳化作用劑，防止鋼材變脆，在高溫時(shí)保持鋼材的強(qiáng)度，出現(xiàn)在很多鋼材中，空氣硬化鋼(例如A-2,ATS-34)總是包含1%或者更多的鉬，這樣它們才能在空氣中變硬。

鎳(Nickle)

保持強(qiáng)度、抗腐蝕性、和韌性。出現(xiàn)在L-6\AUS-6和AUS-8中。

硅(Silicon)

有助于增強(qiáng)強(qiáng)度。和錳一樣，硅在鋼的生產(chǎn)過(guò)程中用于保持鋼材的強(qiáng)度。

鎢(Tungsten)

增強(qiáng)抗磨損性。將鎢和適當(dāng)比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼M-2中就含有大量的鎢。

釩(Vanadium)

增強(qiáng)抗磨損能力和延展性。在許多種鋼材中都含有釩，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420VA含有大量的釩。而B(niǎo)G-42與ATS-34最大的不同就是前者含有釩。

磷(Phosphorus)

是有害元素，降低鋼的塑性和韌性，出現(xiàn)冷脆性，能使鋼的強(qiáng)度顯著提高，同時(shí)提高大氣腐蝕穩(wěn)定性，含量應(yīng)該限制在0.05%以下。

硫(Sulfur)

通常硫是有害元素，使鋼熱脆性大，含量限制在0.05%以下。但是易切削鋼的硫含量高，可達(dá)0.08%~0.40%。

鋼指含碳量小于2%的鐵碳合金。根據(jù)成分不同，又可分為碳素鋼和合金鋼。根據(jù)性能和用途不同，又可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。

按化學(xué)成分分 (1)碳素鋼 碳素鋼是指鋼中除鐵、碳外，還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金，按其含碳量的不同，可分為:1)低碳鋼--含碳量wc≤0.25% 2)中碳鋼--含碳量wc0.25%~0.60% 3)高碳鋼--含碳量wc>0.60%高碳鋼一般在軍工業(yè)和工業(yè)醫(yī)療業(yè)比較多 (2)合金鋼 為了改善鋼的性能，在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素而煉成的鋼，如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。按其合金元素的總含量，可分為: 1)低合金鋼--合金元素的總含量≤5% 2)中合金鋼--合金元素的總含量5%~10% 3)高合金鋼--合金元素的總含量>10%

合金結(jié)構(gòu)鋼

20-50Mn2、15-40Cr、12-42CrMo、12Cr1MoV、38CrMoAl等

彈簧鋼

65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、30W4Cr2VA等

冷鐓鋼

ML08-45、ML40Cr、ML35CrMo等

工具鋼

碳素工具鋼

T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T8Mn等

合金工具鋼

9SiCr、8MnSi、Cr12MoV、CrWMn、5CrMnMo、3Cr2W8V等

高速工具鋼

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等

軸承鋼

高碳鉻軸承鋼

GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等

高碳鉻不銹軸承鋼

9Cr18、9Cr18Mo等

滲透軸承鋼

G20CrMo、G20CrNiMo、G10CrNi3Mo等

特殊鋼

熱軋鋼

轉(zhuǎn)爐鋼

不銹鋼

0(1)Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0(1)18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni10Ti、00Cr17Ni14Mo2等

耐熱鋼

0Cr25Ni20、5Cr21Mn9Ni4N、1Cr25Ni20Si2、1Cr17、1(2)Cr13、4Cr10Si2Mo等

高溫合金鋼

GH2036、GH4033、Incoloy800、Inconel600等

專業(yè)用鋼

氣輪機(jī)葉片用鋼

1Cr12、1Cr13、1Cr11MoV、0Cr17Ni14Cu4Nb等

內(nèi)燃機(jī)汽閥鋼

5Cr21Mn9Ni4N、4Cr14NiW2Mo、4Cr9Si2、8Cr20Si2Ni等

高溫螺栓鋼

20Cr1Mo1VnbTiB等

模具鋼

Cr12、Cr12MoV1、Cr12MoV、4Cr5MoSiV1等

2012年國(guó)內(nèi)鋼市已出現(xiàn)供需僵持的典型特征，6月份噸鋼價(jià)格平均的上下波動(dòng)幅度不足50元。商家稱之為"不上不下的尷尬市場(chǎng)";建筑鋼市難以實(shí)現(xiàn)有效的反彈，下游需求整體萎縮 。

據(jù)監(jiān)測(cè)，整個(gè)6月份建筑鋼市的表現(xiàn)是漲跌均乏力，有人形象地說(shuō)，不是"漲盤(pán)"也不是"跌盤(pán)"，是一個(gè)地地道道的"冷盤(pán)"。建筑鋼的終端采購(gòu)量還是處于低位，往年的季節(jié)性特點(diǎn)基本沒(méi)有體現(xiàn)。一些商家反映，鋼市看著好像在筑底，"但到底是不是市場(chǎng)的底，心里卻一點(diǎn)沒(méi)底"。

鋼鐵業(yè)需求萎縮、供給不減的雙重矛盾，始終無(wú)法在行業(yè)的一個(gè)"大決心"中得以緩解。鋼廠"不痛不癢"的減產(chǎn)，讓人感覺(jué)廠家處于被不少顧慮牽制的被動(dòng)狀態(tài)。據(jù)最新數(shù)據(jù)，5月份國(guó)內(nèi)粗鋼和鋼材日均產(chǎn)量雖有下降，但仍高于前4個(gè)月的平均日產(chǎn)水平。6月中旬國(guó)內(nèi)粗鋼日產(chǎn)量的預(yù)估值仍在接近200萬(wàn)噸的高位，說(shuō)明鋼廠減產(chǎn)、限產(chǎn)的量還很少。高溫多雨的傳統(tǒng)消費(fèi)淡季將至，粗鋼產(chǎn)量的高位運(yùn)行，將使得市場(chǎng)的供需矛盾進(jìn)一步加劇。鋼材庫(kù)存也是這樣，雖在下降通道，但周期拉得特別長(zhǎng)，主要品種連續(xù)18周的減倉(cāng)幅度尚不足20%。

由于鋼鐵產(chǎn)量釋放無(wú)法有效遏制，刺激上游礦價(jià)"伺機(jī)"上行。6月份以來(lái)，內(nèi)礦價(jià)格連續(xù)上漲，累計(jì)的噸價(jià)漲幅已達(dá)70元。不過(guò)，鋼廠的采購(gòu)還是較為理性，市場(chǎng)成交不盡如人意。在這種態(tài)勢(shì)下，后期礦價(jià)進(jìn)一步上漲的難度也是比較大的。進(jìn)口鐵礦石的報(bào)價(jià)也在明顯回升，1個(gè)月內(nèi)累計(jì)噸價(jià)漲幅達(dá)5美元左右。礦市的悲觀心態(tài)略有好轉(zhuǎn)，部分鋼廠的采購(gòu)有所增加。但是，礦價(jià)一漲，直接的市場(chǎng)反應(yīng)就是采購(gòu)商趨于觀望，"這也是一種天然的制約"。

(一)產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高水平。2013年1-6月，全國(guó)累計(jì)生產(chǎn)粗鋼3.9億噸，同比增長(zhǎng)7.4%，增速較去年同期提高5.6個(gè)百分點(diǎn)。前6個(gè)月，粗鋼日均產(chǎn)量215.4萬(wàn)噸，相當(dāng)于年產(chǎn)粗鋼7.86億噸水平。其中，2月份達(dá)到歷史最高的220.8萬(wàn)噸，3-6月份雖有回落，但仍保持在210萬(wàn)噸以上較高水平。分省區(qū)看，1-6月，河北、江蘇兩省粗鋼產(chǎn)量同比分別增長(zhǎng)6.8%和13.2%，兩省合計(jì)新增產(chǎn)量占全國(guó)2694萬(wàn)噸增量的42.4%，另有山西、遼寧、河南和云南等省增產(chǎn)也在100萬(wàn)噸以上。分企業(yè)類型看，1-6月，重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量同比增長(zhǎng)5.5%，低于全國(guó)平均增幅2個(gè)百分點(diǎn)，但仍有60%的增產(chǎn)來(lái)自重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)。

(二)鋼材價(jià)格低位運(yùn)行。2013年1-6月，國(guó)內(nèi)鋼材市場(chǎng)整體表現(xiàn)低迷。隨著粗鋼產(chǎn)能大幅釋放，市場(chǎng)供需陷入失衡狀態(tài)，鋼材價(jià)格步入下降通道，已弱勢(shì)下跌4個(gè)多月。截止7月26日，鋼材價(jià)格指數(shù)降到100.48點(diǎn)，低于年初6.6點(diǎn)。鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的八個(gè)鋼材品種價(jià)格比年初均有不同程度的下降，平均跌幅5.7%。分品種來(lái)看，占我國(guó)鋼材產(chǎn)量比重較大的建筑用線材、螺紋鋼價(jià)格跌幅分別達(dá)4.9%和6.7%，中厚板和熱軋卷板價(jià)格跌幅分別達(dá)5.7%和9.7%。

(三)鋼材出口增長(zhǎng)較快。國(guó)內(nèi)鋼材市場(chǎng)供需失衡刺激企業(yè)出口。1-6月，我國(guó)累計(jì)出口鋼材3069萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)12.6%;進(jìn)口鋼材683萬(wàn)噸，下降1.8%，進(jìn)口鋼坯和鋼錠32萬(wàn)噸，增長(zhǎng)50%。將坯材折合粗鋼，累計(jì)凈出口2506萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)17.3%，占我國(guó)粗鋼產(chǎn)量的6.4%。從出口價(jià)格看，1-6月出口棒線材均價(jià)624.3美元/噸，同比下降18%;板材835.2美元/噸，同比下降2.8%。

(四)鋼廠及社會(huì)庫(kù)存高位運(yùn)行。市場(chǎng)供需矛盾向流通領(lǐng)域蔓延，國(guó)內(nèi)鋼材庫(kù)存延續(xù)上年末增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。3月15日達(dá)到歷史最高的2252萬(wàn)噸，比上年最高點(diǎn)增加351萬(wàn)噸，其中建筑鋼材庫(kù)存1432萬(wàn)噸，占庫(kù)存總量的63.6%。之后，隨著季節(jié)性消費(fèi)增加，庫(kù)存逐漸回落，7月26日降至1540萬(wàn)噸。市場(chǎng)供大于求也推高鋼廠庫(kù)存，3月中旬重點(diǎn)企業(yè)鋼材庫(kù)存創(chuàng)歷史記錄，達(dá)到1451萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)29.7%，6月下旬降至1268萬(wàn)噸，仍比年初增長(zhǎng)29.9%，比2012年同期增長(zhǎng)11.4%。

(五)鋼廠盈利水平逐月下滑。2013年上半年，冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)736.9億元，同比增長(zhǎng)13.7%，其中黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)454.4億元，同比增長(zhǎng)22.7%。1-5月份重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)的盈利狀況遠(yuǎn)不如行業(yè)總體水平，并呈逐月下降態(tài)勢(shì)，盡管實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)增長(zhǎng)34%，但也僅有28億元，銷售利潤(rùn)率為0.19%。5月當(dāng)月，86家重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)僅實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)1.5億元，連續(xù)5個(gè)月環(huán)比下滑，其中34家虧損，虧損面高達(dá)40%。

(六)鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資增幅明顯回落。2013年1-6月，鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資3035億元，同比增長(zhǎng)4.3%，其中黑色金屬冶煉及壓延投資2356億元，同比增長(zhǎng)3.3%，比2012年同期回落6.1個(gè)百分點(diǎn);黑色金屬礦采選投資679億元，同比增長(zhǎng)7.8%，增速大幅回落15個(gè)百分點(diǎn)。

相關(guān)機(jī)構(gòu)分析師認(rèn)為，工地開(kāi)工以及施工進(jìn)度沒(méi)有明顯的加快動(dòng)向，建筑鋼的需求釋放總體仍將處于低位。在需求無(wú)法有效啟動(dòng)的情況下，如果要打破鋼市供需僵持的局面，只有倒逼鋼廠實(shí)質(zhì)性減產(chǎn)，進(jìn)而拉動(dòng)原料價(jià)格合理回歸，逐步減輕鋼市供需的失衡狀態(tài)。在這個(gè)實(shí)質(zhì)性進(jìn)程沒(méi)有有效啟動(dòng)之前，鋼市只能延續(xù)震蕩筑底。

生鐵中的含碳量比鋼高( 生鐵碳含量為2%-4.3%)，生鐵經(jīng)過(guò)高溫煅燒，其中的碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，由此降低鐵中的含碳量，就成了鋼. 多次冶煉精度更高。其化學(xué)方程式如下:

鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。

設(shè)Ps為屈服點(diǎn)s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點(diǎn)σs =Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N(牛頓)/mm2，(MPa=10^6Pa，Pa:帕斯卡=N/m2)

有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值(一般為原長(zhǎng)度的0.2%)時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度σ0.2。

材料在拉伸過(guò)程中，從開(kāi)始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。

設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度σb= Pb/Fo (MPa)。

材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。

鋼材的屈服點(diǎn)(屈服強(qiáng)度)與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。

硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

⑴布氏硬度(HB)

以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。

⑵洛氏硬度(HR)

當(dāng)HB>450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示:

HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。

HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。

HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。

⑶維氏硬度(HV)

以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值(HV)。

從鋼液中產(chǎn)生晶體的過(guò)程，也稱液態(tài)結(jié)晶或一次結(jié)晶。隨著熱量的導(dǎo)出，晶體從無(wú)到有(形核)，由小變大(晶體長(zhǎng)大)，直至液體全部轉(zhuǎn)為固體(晶體)，完成結(jié)晶過(guò)程。鋼液的結(jié)晶過(guò)程決定著鋼錠或鑄件的結(jié)晶組織及物理、化學(xué)不均勻性，從而影響到鋼的機(jī)械、物理和化學(xué)性能?？刂其摰慕Y(jié)晶過(guò)程是提高鋼的質(zhì)量和性能的重要手段之一。

鋼液不是純金屬，而是以Fe為基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此，它的結(jié)晶過(guò)程不是在某一固定的溫度(熔點(diǎn))進(jìn)行，而是在一定的溫度范圍內(nèi)完成的。在平衡結(jié)晶條件下，鋼液溫度降至其液相線溫度(tL)時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)晶體，而達(dá)到固相線溫度(ts)時(shí)結(jié)晶方告結(jié)束。此液相線和固相線間的溫度區(qū)間，即tL-ts=Δtc。便稱為該合金的結(jié)晶溫度范圍。某一鋼種的結(jié)晶溫度范圍主要取決于所含元素的性質(zhì)及其含量，并可由鐵與相應(yīng)元素的二元或三元相圖來(lái)確定。各元素對(duì)結(jié)晶溫度范圍的影響可近似地看成可加和的。因此某一具體鋼種的結(jié)晶溫度范圍。

鋼液凝固時(shí)，在靠近模壁的固相(凝固層)與內(nèi)部液相之間存在著一個(gè)過(guò)渡區(qū)-兩相區(qū)(圖1)，即在凝固著的鋼錠內(nèi)，存在三個(gè)區(qū)域:固相區(qū)、兩相區(qū)、液相區(qū)。鋼液的結(jié)晶即形核和晶核長(zhǎng)大過(guò)程只在兩相區(qū)進(jìn)行。鋼錠的凝固就是兩相區(qū)由鋼錠表面向錠心的推移過(guò)程:當(dāng)液相等溫線到達(dá)鋼錠內(nèi)某一部位時(shí)，結(jié)晶開(kāi)始;而固相等溫線達(dá)到某一部位時(shí)，該處結(jié)晶便告結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。液相等溫線和固相等溫線到達(dá)錠內(nèi)某一指定點(diǎn)的時(shí)間間隔，即該點(diǎn)從液相線溫度降至固相等溫線所經(jīng)歷的時(shí)間，稱作該點(diǎn)的本地凝固時(shí)間，常以q表示之。本地凝固時(shí)間與該處的平均冷卻速度成反比。由于鋼錠內(nèi)不同部位的傳熱條件差異很大，因此不同部位的本地凝固時(shí)間會(huì)有很大的不同，從而引起結(jié)晶組織的不同。鋼錠內(nèi)液相等溫線和固相等溫線間的距離稱作兩相區(qū)寬度，以△x表示之。且有。兩相區(qū)窄有利于柱狀晶發(fā)展，而兩相區(qū)寬有利于等軸晶發(fā)展。

合金凝固時(shí)，由于溶質(zhì)在固相中和在液相中的溶解度不同，而產(chǎn)生選分結(jié)晶(也稱脫溶或液析)現(xiàn)象。即伴隨結(jié)晶的進(jìn)行，在凝固前沿不斷有溶質(zhì)析出(K<1時(shí))，使液相同溶質(zhì)濃度逐漸增加。在平衡結(jié)晶時(shí)，溶質(zhì)在固、液兩相中的均勻擴(kuò)散都得以充分進(jìn)行，因而并不產(chǎn)生偏析。但在鋼液的實(shí)際凝固過(guò)程中，溶質(zhì)在兩相，特別是在固相中的擴(kuò)散不能充分進(jìn)行。結(jié)果析出的溶質(zhì)不斷在凝固前沿的母液中富集，形成濃度很高的溶質(zhì)偏析層，此偏析層內(nèi)熔體的液相線溫度相對(duì)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(guò)冷減小。這一現(xiàn)象對(duì)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(xiàn)溶質(zhì)最大的富集情況。其溶質(zhì)的分布可用下式來(lái)描述:，式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質(zhì)濃度;C0為合金熔體中溶質(zhì)的初始濃度;K為溶質(zhì)的平衡分配系數(shù)，K=Cs/CL導(dǎo);R為結(jié)晶速度;DL為溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)。設(shè)K為常數(shù)(液、固相線為直線)，且液相線斜率為m，則與凝固前沿溶質(zhì)濃度相對(duì)應(yīng)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(lái)描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示?？梢?jiàn)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(shí)際溫度之差稱過(guò)冷，即Δt =tL-te。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)結(jié)晶時(shí)，凝固前沿處tL=te=ts此時(shí)，液相線溫度分布曲線與實(shí)際溫度分布曲線所圍成的區(qū)域(圖2陰影區(qū))稱組成過(guò)冷區(qū)。組成過(guò)冷的出現(xiàn)，必將終止原有凝固界面的繼續(xù)推進(jìn)，并且當(dāng)其凝固前沿前方過(guò)冷較大處的過(guò)冷超過(guò)生核所需的過(guò)冷度Δt ﹡ 時(shí)，將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結(jié)晶組織由柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變的一種有說(shuō)服力的解釋。

晶體生長(zhǎng)方式，即凝固前沿推進(jìn)的方式取決于凝固前沿組成過(guò)冷的大小。當(dāng)組成過(guò)冷從無(wú)到有、由小變大時(shí)，凝固前沿將由平滑無(wú)組織狀態(tài)演變?yōu)榘麪钪敝翗?shù)枝狀、內(nèi)生生長(zhǎng)。對(duì)于鋼錠的實(shí)際凝固條件下，在大部分凝固期間，凝固前沿是以樹(shù)枝狀或內(nèi)生狀態(tài)生長(zhǎng)，最終得到樹(shù)枝狀晶的晶體結(jié)構(gòu)。晶體總是以原子排列最緊密的面與液相接觸，以使表面能最小。對(duì)面心立方晶格的γ一Fe來(lái)說(shuō)，密排面為{111}面，所以開(kāi)始析出的晶體呈八面體外形。隨著結(jié)晶的進(jìn)行，由于選分結(jié)晶在凝固前沿形成溶質(zhì)富集層，這時(shí)晶體便從表面溶質(zhì)濃度富集較少的部位-八面體的頂端沿[111]方向凸出生長(zhǎng)，形成樹(shù)枝晶的一次軸(主干)。接著，一次軸沿八面體的棱邊--溶質(zhì)濃度次低處優(yōu)先長(zhǎng)粗。當(dāng)一次軸表面處組成過(guò)冷進(jìn)一步增加時(shí)，又會(huì)在一次軸晶體缺陷處形成與一次軸相垂直的二次枝晶--二次軸。隨后還可能形成三次枝晶、四次枝晶等，每個(gè)晶干不斷長(zhǎng)粗和長(zhǎng)出更高次枝晶，直至彼此相遇。最后充滿整個(gè)樹(shù)枝晶各枝干間，形成一個(gè)晶粒。根據(jù)生長(zhǎng)方式的不同，可得到3種不同形狀的樹(shù)枝晶:(1)柱狀晶。只有一個(gè)方向上的一次軸得到突出發(fā)展的樹(shù)枝狀晶。該一次軸稱為主軸。當(dāng)組成過(guò)冷小時(shí)，枝晶狀長(zhǎng)大所得到的柱狀晶，二次枝晶不發(fā)達(dá)，類似于棒狀晶。隨著組成過(guò)冷的增加，柱狀晶的高次枝晶逐步得到發(fā)展。(2)等軸晶。備方向都得到較均勻發(fā)展的樹(shù)枝狀晶。只有內(nèi)生生長(zhǎng)時(shí)才形成等軸晶。(3)粒狀晶。枝晶不發(fā)達(dá)的樹(shù)枝狀晶，也稱球雛晶。只有在散熱強(qiáng)度極小時(shí)，如鋼錠和鑄件的熱中心處才可見(jiàn)到粒狀品。

1977年12月 成立寶鋼工程指揮部/成立"上海寶山鋼鐵總廠"

1978年12月 寶鋼工程動(dòng)工典禮隆重舉行

1985年 9月 一號(hào)高爐點(diǎn)火

1991年 6月 二號(hào)高爐點(diǎn)火

1993年 7月 "上海寶山鋼鐵總廠"更名為"寶山鋼鐵(集團(tuán))公司"

1994年 9月 三號(hào)高爐點(diǎn)火

1998年11月 寶山鋼鐵(集團(tuán))公司與上鋼、梅鋼合并，成立上海寶鋼集團(tuán)公司

2000年 2月 成立寶山鋼鐵股份有限公司

2000年11月 發(fā)行人民幣普通股18.77億股

2000年12月 在上海證券交易所掛牌上市(代碼:600019)

2001年 6月 向上海寶鋼集團(tuán)公司收購(gòu)三期工程，產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到1100萬(wàn)噸

2002年12月 寬厚板軋機(jī)及配套連鑄、1800冷軋帶鋼工程等重大項(xiàng)目正式開(kāi)工

2004年 4月 上海寶鋼新日鐵汽車板有限公司成立

2005年 4月 公司十五規(guī)劃項(xiàng)目正式投產(chǎn)增發(fā)50億股新股，收購(gòu)上海寶鋼集團(tuán)公司部分資產(chǎn)和股權(quán)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵業(yè)務(wù)一體化

2005年 8月 股權(quán)分置改革方案獲股東大會(huì)通過(guò)并實(shí)施完成

2006年12月 2號(hào)高爐停爐大修完成，點(diǎn)火投產(chǎn)

2007年12月 收購(gòu)羅涇項(xiàng)目相關(guān)資產(chǎn)、擬發(fā)行100億分離交易可轉(zhuǎn)換公司債券等議案獲股東大會(huì)通過(guò)