1.2.3　钢的成分、组织、性能之间的关系

钢的成分、组织、性能之间有着密切的关系。铁和碳是钢的两个主要元素。在缓慢冷却条件下，碳除了小部分溶入铁形成固溶体外，其余以渗碳体形式存在于合金中。钢的室温组织是由铁素体和渗碳体两个基本相组成，随着含碳量的增加，渗碳体量逐渐增多，而且形状及分布状况亦有变化，使钢的组织和性能发生变化。

1．含碳量对组织的影响

随着含碳量的增加，亚共析钢中珠光体逐渐增多，铁素体逐渐减少；到共析钢时，全部是珠光体组织；含碳量超过0.77%以后，过共析钢中珠光体逐渐减少，逐渐出现少量二次渗碳体。钢的组织按下式变化：

铁素体+珠光体→珠光体→珠光体+二次渗碳体

2．含碳量对钢的性能的影响

含碳量对钢的性能的影响是通过对组织的影响来实现的。钢的性能主要取决于组织中组成相及其相对量。随着含碳量的增加，亚共析钢中珠光体逐渐增多，铁素体逐渐减少，因而钢的强度、硬度上升，塑性、韧性下降；到共析钢时，全部是珠光体组织，故强度（σ_b约为750MPa）、硬度比亚共析钢高，塑性（δ为20%～30%）、韧性则较低；过共析钢随着含碳量的增加，珠光体逐渐减少，二次渗碳体增多，因而强度、硬度升高，塑性、韧性下降。当钢中含碳量大于0.9%时，过共析钢中出现网状渗碳体，钢的强度明显下降，而塑性、韧性进一步下降。钢的力学性能与w_C的关系如图1-16所示。

图1-16　钢的力学性能与wC的关系

为了保证工业上使用的钢具有足够的强度，并兼有一定的塑性和韧性，所以钢的含碳量一般不超过1.3%～1.4%，且要避免二次渗碳体呈网状分布。