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铁碳合金
铁碳合金:以铁为基体,有不同碳含量的合金,称为铁碳合金。
铁碳合金是工业上应用最广泛的合金。
铁碳合金的基本组织
(1).铁碳合金中,固态时可形成固溶体、化合物、机械混合物
(2).铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。
(3).纯铁:熔点1538℃,有同素异构转变;
碳:在铁碳合金中的存在形式有固溶体、金属化合物、石墨。
奥氏体
珠光体
莱氏体
渗碳体
铁素体
铁碳合金

铁素体:即α- Fe铁中溶入碳元素构成的固溶体,用符号 F或α表示。它仍保持溶剂α- Fe的的体心立方晶格结构。
由于α- Fe内原子间的空隙比较小,故溶碳能力极小,在727℃时溶碳能力达到最大,%。随着温度下降,溶碳量逐步减少,在室温时只能溶解微量。
力学性能:强度、硬度低,塑性、韧性好。

奥氏体:即(γ- Fe)中溶入碳元素构成的固溶体,用符号 A 或γ表示。它仍保持γ- Fe的晶体结构。由于γ- Fe内原子间的空隙比α- Fe大,故溶碳能力也较大,在1148℃%。
 
 力学性能:具有一定的强度,塑性很好。
易锻压成形。
3. 渗碳体
渗碳体:化学式为Fe3C的金属化合物。
%,
晶格结构复杂。渗碳体属于正交
晶系,点阵常数为:
a=,b=,
c=。
渗碳体晶胞内含有12个铁原子和4个碳原子,符合Fe∶C=3∶1的关系。
力学性能:
硬度很高(HV=950~1050),
而塑性极差,不能单独应用,
在铁碳合金中起强化作用。
图1-12 渗碳体晶格
(金相组织)
珠光体:铁素体薄层(片)与渗碳薄层(片)交替重叠组成的共析组织,用符号 P 表示,%。珠光体通常是由奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体形成的。

力学性能:介于铁素体和渗碳体之间,
强度较高,塑性较差。
(金相组织)
莱氏体:即铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体(或其转变产物)与渗碳体组成的共晶组织,属于机械混合物,%。
莱氏体通常在高温下由奥氏体和渗碳体组成,727℃以下由珠光体和渗碳体组成,分别用符号Ld和L’d表示。
力学性能:与渗碳体相似,硬度很高,塑性极差。
铁碳相图
铁碳相图:
是用纵坐标表示温度,横坐标表示碳的量分数的铁碳合金不同相的平衡图,如图1 -13 所示。
用途:
铁碳相图是用实验方法作出的,是研究钢和铸铁的成分、温度与组织之间关系的重要工具,是选材和制定钢铁材料铸造、锻造和热处等热加工工艺的基本依据。
图1-13 铁碳相图

符号
温度℃
含碳量%(重量)
特性
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148

共晶反应点
D
1227

渗碳体的熔点
E
1148

碳在γ-Fe中的最大溶解度
F
1148

渗碳体
G
912
0
α-Fe与γ-Fe同素异晶转变点
K
727

渗碳体
N
1394
0
γ -Fe与δ-Fe同素异晶转变点
P
727

碳在α-Fe中的最大溶解度
S
727

共析反应点
Q
600

600℃时碳在α-Fe中的最大溶度
表1-1 相图中主要特性点的含义