含碳量对工艺性能的影响有哪些？

含碳量对工艺性能的影响有哪些？

1. 切削加工性能

   金属材料的切削加工性问题，是一个十分复杂的问题，一般要从允许的切削速度、切
削力、表面粗糙度等几个方面进行评价，材料的化学成分、硬度、韧性、导热性以及金属
的组织结构和加工硬化程度等对其均有影响。
    钢的含碳量对切削加工性能有一定的影响。低碳钢中的铁素体较多，塑性韧性好，切
削加工时产生的切削热较大，容易粘刀，而且切屑不易折断，影响表面粗糙度，因此切削
加工性能不好。高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削性能也差。中碳钢中
的铁素体与渗碳体的比例适当，硬度和塑性也比较适中，其切削加工性能较好。一般认为，
钢的硬度大致为240HB 时切削加工性能较好。
    钢的导热性对切削加工性能具有很大的影响。具有奥氏体组织的钢导热性低，切削热
很少为工件所吸收，而基本上集中在切削刃附近，因而使刃具的切削刃变热，降低了刀具
使用寿命。因此，尽管奥氏体钢的硬度不高，但切削加工性能不好。
    钢的晶粒尺寸的大小并不显著影响硬度。但粗晶粒钢的韧性较差，切屑易断，因而切
削性能较好。
    珠光体中的渗碳体组织同样影响切削加工性，亚共析钢的组织是铁素体+片状珠光体，
具有较好的切削加工性能，若过共析钢的组织为片状珠光体+二次渗碳体，则其加工性能很
差，若其组织是由粒状珠光体组成的，则可改善切削加工性能。

2. 可锻性
    金属的锻造性能是指金属在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。钢的锻造
性能首先与含碳量有关。低碳钢的可锻性较好，随着含碳量的增加逐渐变差。
    奥氏体具有良好的塑性，易于塑性变形。钢加热到高温可获得单相奥氏体组织，具有
良好的锻造性能。因此钢材的始锻或终锻温度一般在固相线以下100℃～200℃范围内。终
锻温度不能过低，以免因温度过低而使塑性变差，产生裂纹。一般对亚共析钢终锻温度控
制在GS 线以上较近处，对过共析钢控制在SE 线以上较近处。
    白口铸铁无论在低温或高温，其组织都是以硬而脆的渗碳体为基体，其锻造性能很差。
不能通过锻造进行变形。

3. 铸造性
金属的铸造性包括金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。

1) 流动性
    流动性是指液态金属充满铸型的能力。流动性受很多因素的影响，其中zui主要的是化
学成分和浇注温度的影响。
    在化学成分中，碳对流动性影响zui大，随着含碳量的增加，钢的结晶温度范围增大，流  动性应该变差。但是，随着含碳量的增加，液相线温度降低，因而，当浇注温度相同时，
含碳量高的钢，其液相线温度与钢液温度之差较大，即过热度较大，对钢液的流动性有利。
所以钢液的流动性随含碳量的提高而提高。浇注温度越高，流动性越好。当浇注温度一定
时，过热度越大，流动性越好。
    铸铁因其液相线温度比钢低，其流动性总是比钢好。亚共晶铸铁随含碳量的提高，结
晶温度范围缩小，流动性也随之提高。共晶铸铁结晶温度zui低，同时又是在恒温下凝固，
流动性；过共晶铸铁随着含碳量的提高，流动性变差。

2) 收缩性
    铸铁从浇注温度至室温的冷却过程中，其体积和线尺寸减小的现象称为收缩性。收缩
是铸造合金本身的物理性质，使铸件产生缺陷，如缩孔、缩松、残余内应力、变形和裂纹。
金属从浇注温度冷却到室温要经历3个互相的收缩阶段。
① 液态收缩：从浇注温度到开始凝固(液相线温度)这一温度范围内的收缩为液态收缩。
② 凝固收缩：从凝固开始到凝固终止(固相线温度)这一温度范围内的收缩称凝固收缩。
③ 固态收缩：从凝固终了到冷却到室温这一温度范围内的收缩称为固态收缩。
    液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩小，其收缩量用体积分数表示，称为体收缩。
它们是铸件产生缩孔、疏松缺陷的基本原因。合金的固态收缩虽然也是体积变化，但它只
引起铸件外部尺寸的变化，其收缩量通常用长度百分数表示，称为线收缩。它是铸件产生
内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。
    影响碳钢收缩性的主要因素是化学成分和浇注温度等。对于化学成分一定的钢，浇注
温度越高，则液态收缩越大；当浇注温度一定时，随着含碳量的增加，钢液温度与液相线
温度之差增加，体积收缩增大。同样，含碳量增加，其凝固温度范围变宽，凝固收缩增大。

3) 枝晶偏析
    固相线和液相线的垂直距离越大，枝晶偏析越严重。铸铁的成分越靠近共晶点，偏析
越小；相反，越远离共晶点，则枝晶偏析越严重。