不銹鋼管的金相學是什么？

在沒有回答不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)金相學這個問題之前，先了解一下(xia)化學要(yao)素及其構成對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)和合(he)金的(de)性能起(qi)著怎樣的(de)重要(yao)作用。

在純金屬方面，鎢(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)熔點達到(dao)3380℃，但(dan)水銀的(de)(de)(de)(de)(de)熔點為(wei)(wei)零下(xia)(xia)39℃的(de)(de)(de)(de)(de)金在潮濕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)空氣(qi)下(xia)(xia)長(chang)時間不銹(xiu)鋼，鐵表面生銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)(de)銀阻系數(shu)為(wei)(wei)1.50×l0-6歐姆厘米，錳的(de)(de)(de)(de)(de)阻系數(shu)為(wei)(wei)185×10-6歐姆厘米，鎂的(de)(de)(de)(de)(de)比重為(wei)(wei)1.74克/厘米3上(shang)述(shu)數(shu)例說明(ming)了不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬元素，具有完全不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)、化學(xue)和機械性(xing)能。

在合金方(fang)面，含(han)有2.0%汨的銅合金，其(qi)強度(du)比純(chun)(chun)銅高3倍(bei)以上(shang)的不銹鋼管中加入20%錳，磁鐵完全(quan)失(shi)去吸引作(zuo)用的純(chun)(chun)鐵中含(han)有幾萬分(fen)之幾的硫，在1000~1100℃的錘子鍛煉(lian)時，破(po)裂成(cheng)塊。這些例子也說明了各種化學(xue)要素的構成(cheng)，對(dui)合金的性能產生了的影響(xiang)。

在最熟(shu)悉的(de)(de)鐵(tie)和碳(tan)構成(cheng)的(de)(de)鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料中，也(ye)可以發現(xian)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)對鐵(tie)碳(tan)合(he)金的(de)(de)性能(neng)有(you)很大差異。例(li)如，碳(tan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.3%的(de)(de)鐵(tie)碳(tan)合(he)金(鋼(gang)(gang))具有(you)改(gai)變形狀(zhuang)(zhuang)而不破(po)裂的(de)(de)能(neng)力，可以通(tong)過鍛(duan)造(zao)或(huo)軋(ya)制(zhi)方法制(zhi)作不同(tong)形狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)工件的(de)(de)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)3.0%的(de)(de)鐵(tie)碳(tan)合(he)金(生鐵(tie))，無論是高溫(wen)(wen)還是室溫(wen)(wen)，都不能(neng)承受(shou)任何壓力加(jia)工來改(gai)變形狀(zhuang)(zhuang)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.1%的(de)(de)鐵(tie)碳(tan)合(he)金(低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang))，硬度低(di)，塑性高，是制(zhi)造(zao)冷壓深沖(chong)壓產品(pin)的(de)(de)主(zhu)要(yao)材料，碳(tan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)1.0%的(de)(de)鐵(tie)碳(tan)合(he)金(高碳(tan)鋼(gang)(gang))，硬度高，耐磨，是制(zhi)造(zao)切削金屬(shu)的(de)(de)主(zhu)要(yao)材料。這些例(li)子也(ye)表明化學成(cheng)分(fen)(含(han)碳(tan)量(liang)(liang))不同(tong)，鐵(tie)碳(tan)合(he)金也(ye)表現(xian)出(chu)不同(tong)的(de)(de)性能(neng)。

現(xian)在我(wo)們固定不(bu)銹鋼管和合金的成(cheng)分(fen)，用改變(bian)生產技術(shu)條件(jian)的方法，看看會發生什么。

例如，同一化學(xue)成分的生鐵(tie)水，一個澆(jiao)在(zai)砂模上，使鐵(tie)水慢慢凝固冷卻(que)，另一個澆(jiao)在(zai)金屬模上，快速凝固冷卻(que)，發(fa)現前者的斷口呈(cheng)暗灰色，后者呈(cheng)銀(yin)白色，前者脆性(xing)小，不易斷裂(lie)，后者脆性(xing)大，容易斷裂(lie)，前者硬度(du)低，可(ke)以切削(xue)加工，后者硬度(du)高，切削(xue)困難。

另外，碳含量為(wei)0.8%的(de)兩根(gen)不銹鋼管，一(yi)根(gen)加(jia)熱到高(gao)溫(wen)(800℃左右)后，在爐子里慢慢冷卻，另一(yi)根(gen)加(jia)入同樣的(de)溫(wen)度后，在水中急劇(ju)冷卻，結(jie)果后者的(de)硬度比(bi)前者高(gao)3~4倍。

另(ling)外，純(chun)銅(tong)線(xian)材(cai)在室溫冷卻后，強度可以(yi)加倍(bei)以(yi)上。

從上述幾個例子可以看出，單憑化學(xue)成(cheng)分(fen)不(bu)足以解釋性(xing)能差異的原因，這就要求我們(men)更深入地考慮(lv)除化學(xue)成(cheng)分(fen)外，還有哪些因素(su)影響不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)和合(he)(he)金(jin)性(xing)能。討論不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)和合(he)(he)金(jin)的內部結構(gou)，成(cheng)為考慮(lv)這個問題的主要方(fang)法(fa)。

不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)和合(he)(he)(he)金的(de)(de)內部(bu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)根(gen)據(ju)其研(yan)究范(fan)圍從微觀(guan)到宏觀(guan)，可分(fen)(fen)為(wei)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)結(jie)(jie)(jie)構(gou)、結(jie)(jie)(jie)晶結(jie)(jie)(jie)構(gou)、顯(xian)微組(zu)織(zhi)和宏觀(guan)組(zu)織(zhi)。原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)結(jie)(jie)(jie)構(gou)是指(zhi)構(gou)成要素的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)由更細的(de)(de)質(zhi)量點構(gou)成，這些質(zhi)量點是如何分(fen)(fen)布在原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)內部(bu)的(de)(de)晶體(ti)結(jie)(jie)(jie)構(gou)是指(zhi)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)用(yong)什么方(fang)法結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)和合(he)(he)(he)金內部(bu)排列成那些樣式的(de)(de)顯(xian)微組(zu)織(zhi)也稱為(wei)高倍組(zu)織(zhi)，不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)和合(he)(he)(he)金內部(bu)在放(fang)大率為(wei)30~1600倍的(de)(de)顯(xian)微鏡(jing)觀(guan)察下，各種晶體(ti)的(de)(de)形狀(zhuang)、大小、數(shu)量以及其分(fen)(fen)布樣式(近30年來，放(fang)大率為(wei)數(shu)千倍到數(shu)十萬倍的(de)(de)電子(zi)顯(xian)微鏡(jing)觀(guan)察不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)和合(he)(he)(he)金內部(bu)更細的(de)(de)組(zu)織(zhi))

什么是金相學？現在(zai)馬(ma)上回(hui)答這(zhe)個問題。

金(jin)(jin)相學是(shi)研究不銹(xiu)鋼管和合金(jin)(jin)的(de)(de)各種(zhong)結(jie)晶結(jie)構(gou)和顯(xian)微(wei)組織，影響其形成的(de)(de)外部(bu)(bu)條(tiao)件(jian)(溫(wen)度變(bian)化、加(jia)工變(bian)形、澆注條(tiao)件(jian)等(deng))和內部(bu)(bu)因素(化學成分(fen))以及與性能(neng)有(you)關的(de)(de)科學。只有(you)結(jie)合生產實踐，了(le)解不銹(xiu)鋼管和合金(jin)(jin)的(de)(de)結(jie)構(gou)組織和變(bian)化的(de)(de)基(ji)本規(gui)律，才(cai)(cai)能(neng)切實控制和改善不銹(xiu)鋼管和合金(jin)(jin)的(de)(de)性能(neng)，正(zheng)確加(jia)工不銹(xiu)鋼管和合金(jin)(jin)，才(cai)(cai)能(neng)合理選擇和使用(yong)實際應用(yong)的(de)(de)不銹(xiu)鋼材料。

本(ben)書以鐵碳合(he)金(jin)為中心介紹金(jin)相學的基(ji)本(ben)內容(rong)，結合(he)鋼(gang)熱處理(li)介紹鋼(gang)化學成(cheng)分、組織結構、性能關系的基(ji)本(ben)知識。