亚共析钢和过共析钢

成分区别：亚共析钢：含碳量在 0.0218% - 0.77% 之间。碳含量低于共析成分（0.77%），除碳元素外，还含有铁和少量锰、硅、硫、磷等杂质元素。例如，常见的 20 钢（含碳量约 0.2%）就属于亚共析钢。
共析钢：含碳量恰好为 0.77%。其组织在平衡状态下全部为珠光体，珠光体是由铁素体片和渗碳体片交替排列形成的层片状组织，这种组织使得共析钢具有相对适中的强度和硬度。
过共析钢：含碳量大于 0.77%，一般碳含量可高达 2.11%。除碳、铁和杂质元素外，随着碳含量的增加，渗碳体的含量也会增加。例如，T10 钢（含碳量约 1.0%）属于过共析钢。
组织特征亚共析钢：在室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。随着碳含量的增加，珠光体比例逐渐增多，铁素体比例逐渐减少。铁素体是碳溶解在 α - Fe 中形成的间隙固溶体，强度和硬度较低，但塑性和韧性较好；珠光体则强度和硬度相对较高，且有一定的塑性和韧性。共析钢：其平衡组织主要是珠光体。这种组织的片层间距对性能有一定影响，片层间距越小，强度和硬度越高，同时塑性和韧性也能保持在较好的水平。例如，通过细化珠光体的片层间距，可以使共析钢在保持一定韧性的基础上，强度得到提高。过共析钢：室温平衡组织是珠光体和二次渗碳体。二次渗碳体呈网状分布在珠光体周围，随着碳含量的升高，二次渗碳体的量增加且网状趋于完整。这种网状渗碳体的存在会降低钢的韧性，但能提高钢的硬度和耐磨性。
性能特点亚共析钢：锻造性能良好，因为铁素体塑性好，在锻造过程中材料容易变形，所需锻造力较小，并且加热时组织转变规律便于控制锻造温度。切削性能也比较适中，与低碳钢相比，硬度稍高，刀具磨损较小；与高碳钢相比，硬度不是太高，切削时不会产生过多切削热。共析钢：锻造性能稍逊于亚共析钢，因为珠光体组织相对较硬，锻造时需要更大的力。切削性能方面，由于其硬度适中，切削时刀具寿命和切削质量能达到较好的平衡。过共析钢：锻造性能较差，因为网状渗碳体的存在使材料在锻造时容易产生裂纹。在切削加工前，通常需要进行球化退火处理，以改善切削性能，否则由于硬度高且有网状渗碳体，切削加工难度较大。
亚共析钢：具有良好的综合力学性能，强度和硬度适中，塑性和韧性较好。其屈服强度一般在 200 - 400MPa 之间，抗拉强度在 400 - 600MPa 之间，伸长率可达 20% - 30% 左右，冲击韧性也比较良好，在低温环境下韧性下降相对缓慢。
共析钢：强度和硬度比亚共析钢高，塑性和韧性稍逊一筹。它的抗拉强度可达 600 - 800MPa，屈服强度在 400 - 600MPa 左右，伸长率在 10% - 20% 之间。其性能主要取决于珠光体的片层间距和形态。
过共析钢：硬度较高，耐磨性好，但韧性较差。由于网状渗碳体的存在，其韧性较低，容易发生脆断。不过，它的硬度可以达到较高水平，例如某些过共析钢的硬度可达 60 - 65HRC，这使得它在需要高硬度和耐磨性的场合有很好的应用。工艺性能应用领域亚共析钢：广泛应用于机械制造、建筑、汽车等行业。用于制造各种轴类零件、齿轮、建筑结构中的梁和柱、汽车底盘部件和车架等，主要利用其良好的综合力学性能和工艺性能。共析钢：常用于制造一些对强度和硬度有一定要求，同时又需要一定韧性的工具，如丝锥、板牙等。在机械加工中，这些工具需要有足够的硬度来切削金属，同时也要有一定的韧性防止折断。过共析钢：主要用于制造高硬度和高耐磨性的工具和零件，如刀具、量具、模具等。例如，高速钢刀具就属于过共析钢，其高硬度和耐磨性能够满足切削金属的要求。
如何通过金相分析区分亚共析钢、共析钢和过共析钢？  亚共析钢其金相组织主要是铁素体和珠光体。在显微镜下，铁素体呈白色块状或多边形，因为铁素体的碳含量很低，对光的反射能力较强，所以看起来是白色的。珠光体则是黑色的片层状组织，它是由铁素体片和渗碳体片交替排列而成。随着碳含量从 0.0218% 向 0.77% 增加，珠光体在组织中的比例逐渐增大，铁素体的比例逐渐减小。例如，含碳量较低的亚共析钢（如 0.2% 碳含量），金相照片中铁素体占大部分区域，只有少量珠光体呈黑色片层状分布在铁素体之间；而含碳量较高接近共析成分的亚共析钢，珠光体比例明显增加，铁素体区域缩小。
共析钢共析钢的金相组织主要是珠光体，全部为黑色的片层状结构。珠光体的片层间距在不同的热处理条件下可能会有所变化。在正常的平衡状态下，片层间距相对均匀，在显微镜下呈现出典型的黑白相间的片层状，像细密的指纹一样。由于共析钢的碳含量为 0.77%，刚好使得组织全部为珠光体这种特定的组织形态，这是区分共析钢和其他钢种的重要特征。过共析钢过共析钢的金相组织是珠光体和二次渗碳体。二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。渗碳体的碳含量高达 6.69%，其硬度很高，在金相显微镜下呈白色亮块或亮网状。随着碳含量的增加，网状渗碳体更加明显且连续。例如，含碳量为 1.2% 的过共析钢，在金相照片中可以清晰地看到白色的网状二次渗碳体包围着黑色的珠光体区域，而且碳含量越高，网状结构越完整，这是过共析钢金相组织的显著特点

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