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铁碳合金-第一节 铁碳合金基本知识

2011-11-2 16:03| 发布者: fansiyuan| 查看: 2790| 评论: 0

摘要: 一、纯铁的同素异构转变自然界中大多数金属结晶后晶格类型都不再变化,但少数金属,如铁、锰、钴等,结晶后随着温度或压力的变化,晶格会有所不同,金属这种在固态下晶格类型随温度(或压力)变化的特性为同素异构转 ...
一、纯铁的同素异构转变
自然界中大多数金属结晶后晶格类型都不再变化,但少数金属,如铁、锰、钴等,结晶后随着温度或压力的变化,晶格会有所不同,金属这种在固态下晶格类型随温度(或压力)变化的特性为同素异构转变。如图3-1所示。纯铁的同素异构转变可概括如下:

     α-Fe 和δ-Fe都是体心立方晶格,γ-Fe为面心立方晶格。纯铁具有同素异构转变的特征,是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依据。纯铁在发生同素异构转变时,由于晶格结构变化,体积也随之改变,这是加工过程中产生内应力的主要原因。

二、铁碳合金的基本组织
在铁碳合金中,由于铁和碳的交互作用,可形成下列五种基本组织:
1、铁素体(F)
铁素体是碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体,它仍保持α-Fe的体心立方晶格结构。由于α-Fe晶粒的间隙小,溶解碳量极微,其最大溶碳量只有0.0218%(727℃),所以是几乎不含碳的纯铁。
铁素体由于溶量小,力学性能与纯铁相似,即塑性和冲击韧度较好,而强度、硬度较低。

显微镜下观察,铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。

2、奥氏体(A)
     奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。它保持γ-Fe的面心立方晶格结构。因其晶格间隙较大,所以溶碳能力比铁素体强,在727℃时溶碳量为0.77%,1148℃时溶碳量达到2.11%。
奥氏体的强度、硬度较低,但具有良好的塑性,是绝大多数钢高温进行压力加工的理想组织。
     由于γ-Fe一般存在于727~1394℃之间,所以奥氏体也只出现在高温区域内。显微镜观察,奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构,并有明显的界限。


3、渗碳体(Fe3C)
     渗碳体是铁与碳形成的具有复杂斜方结构的间隙化合物,含碳量为6.69%,硬度很高(800HBW),塑性和韧性几乎为零。主要作为铁碳合金中的强化相存在。
显微镜下观察,渗碳体呈银白色光泽,并在一定条件下可以分解出石墨。
4、珠光体(P)
     珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体(机械混合物)。珠光体的平均含碳量为0.77%,在727℃以下温度范围内存在。
力学性能介于铁素体和渗碳体之间,即综合性能良好。
     显微镜观察,珠光体呈层片状特征,表面具有珍珠光泽,因此得名。
5、莱氏体(Ld)
     莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。铁碳合金中含碳量为4.3%的液体冷却到1148℃时发生共晶转变,生成高温莱氏体(Ld)。合金继续冷却到727℃时,其中的奥氏体转变为珠光体,故室温时由珠光体和渗碳体组成,叫低温莱氏体(L’d)。统称莱氏体。
     莱氏体中由于大量渗碳体存在,其性能与渗碳体相似,即硬度高,塑性差。


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