首先，想要了解鐵碳合金、鐵碳相圖，則需要一些準(zhǔn)備知識(shí)，比如合金、相、組元成分的概念等，基本如下：
合金：一種金屬元素與另外一種或幾種元素，通過(guò)熔化或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。
相：合金中同一化學(xué)成分、同一聚集狀態(tài)，并以界面相互分開(kāi)的各個(gè)均勻組成部分。
固溶體：是一個(gè)（或幾個(gè)）組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。
固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn)，使晶格發(fā)生畸變，使固溶體硬度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。
金屬化合物：合金的組元間以一定比例發(fā)生相互作用兒生成的一種新相，通常能以化學(xué)式表示其組成。
鐵碳合金相圖實(shí)際上是Fe-Fe3C相圖，鐵碳合金的基本組元也應(yīng)該是純鐵和Fe3C。鐵存在著同素異晶轉(zhuǎn)變，即在固態(tài)下有不同的結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的鐵與碳可以形成不同的固溶體，F(xiàn)e—Fe3C相圖上的固溶體都是間隙固溶體。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特點(diǎn)不同，因而兩者的溶碳能力也不同。
 
在鐵碳合金中一共有三個(gè)相,即鐵素體,奧氏體和滲碳體。
1.鐵素體
鐵素體是碳在α-Fe中的間隙固溶體,用符號(hào)"F"(或α)表示,體心立方晶格;
雖然BCC的間隙總體積較大,但單個(gè)間隙體積較小,所以它的溶碳量很小,*多只有0.0218%(727℃時(shí)),室溫時(shí)幾乎為0,因此鐵素體的性能與純鐵相似,硬度低而塑性高,并有鐵磁性。
δ=30%~50%,AKU=128~160J σb=180~280MPa,50~80HBS.
鐵素體的顯微組織與純鐵相同,用4%硝酸酒精溶液浸蝕后,在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮的多邊形等軸晶粒,在亞共析鋼中鐵素體呈白色塊狀分布,但當(dāng)含碳量接近共析成分時(shí),鐵素體因量少而呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布在珠光體的周圍。
2.奧氏體
奧氏體是碳在γ-Fe中的間隙固溶體,用符號(hào)"A"(或γ)表示,面心立方晶格;
雖然FCC的間隙總體積較小,但單個(gè)間隙體積較大,所以它的溶碳量較大,*多有2.11%(1148℃時(shí)),727℃時(shí)為0.77%.
在一般情況下, 奧氏體是一種高溫組織,穩(wěn)定存在的溫度范圍為727~1394℃,故奧氏體的硬度低,塑性較高,通常在對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行熱變形加工,如鍛造,熱軋等時(shí),都應(yīng)將其加熱成奧氏體狀態(tài),所謂"趁熱打鐵"正是這個(gè)意思.σb=400MPa,170~220HBS,δ=40%~50%.
另外奧氏體還有一個(gè)重要的性能,就是它具有順磁性,可用于要求不受磁場(chǎng)的零件或部件.
奧氏體的組織與鐵素體相似,但晶界較為平直,且常有孿晶存在.
3.滲碳體
滲碳體是鐵和碳形成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬化合物,用化學(xué)分子式"Fe3C"表示.它的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=6.69%,熔點(diǎn)為1227℃,
質(zhì)硬而脆,耐腐蝕.用4%硝酸酒精溶液浸蝕后,在顯微鏡下呈白色,如果用4%溶液浸蝕,滲碳體呈暗黑色.
滲碳體是鋼中的強(qiáng)化相,根據(jù)生成條件不同滲碳體有條狀,網(wǎng)狀,片狀,粒狀等形態(tài),它們的大小,數(shù)量,分布對(duì)鐵碳合金性能有很大影響.
總結(jié):
在鐵碳合金中一共有三個(gè)相,即鐵素體,奧氏體和滲碳體.但奧氏體一般僅存在于高溫下,所以室溫下所有的鐵碳合金中只有兩個(gè)相,就是鐵素體和滲碳體.由于鐵素體中的含碳量非常少,所以可以認(rèn)為鐵碳合金中的碳絕大部分存在于滲碳體中.這一點(diǎn)是十分重要的.
鐵和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C，F(xiàn)e2C，F(xiàn)eC等，有實(shí)用意義并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常稱其為 Fe-Fe3C相圖，此時(shí)相圖的組元為Fe和Fe3C.
由于實(shí)際使用的鐵碳合金其含碳量多在5%以下，因此成分軸從0~6.69%。所謂的鐵碳合金相圖實(shí)際上就是Fe—Fe3C相圖。
 
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