金相顯微鏡中鐵碳合金-第一節 鐵碳合金基本知識 日期：2016.11.01
一、純鐵的同素異構轉變
自然界中大多數金屬結晶後晶格類型都不再變化，但少數金屬，如鐵、錳、鈷等，結晶後隨著溫度或壓力的變化，晶格會有所不同，金屬這種在固態下晶格類型隨溫度（或壓力）變化的特性為同素異構轉變。如圖3-1所示。純鐵的同素異構轉變可概括如下：
α-Fe 和δ-Fe都是體心立方晶格，γ-Fe為麵心立方晶格。純鐵具有同素異構轉變的特征，是鋼鐵材料能夠通過熱處理改善性能的重要依據。純鐵在發生同素異構轉變時，由於晶格結構變化，體積也隨之改變，這是加工過程中產生內應力的主要原因。
二、鐵碳合金的基本組織
在鐵碳合金中，由於鐵和碳的交互作用，可形成下列五種基本組織：
1、鐵素體（F）
鐵素體是碳溶解在α-Fe中形成的間隙固溶體，它仍保持α-Fe的體心立方晶格結構。由於α-Fe晶粒的間隙小，溶解碳量極微，其最大溶碳量隻有0.0218%（727℃），所以是幾乎不含碳的純鐵。
鐵素體由於溶量小，力學性能與純鐵相似，即塑性和衝擊韌度較好，而強度、硬度較低。
顯微鏡下觀察，鐵素體呈灰色並有明顯大小不一的顆粒形狀。
2、奧氏體（A）
奧氏體是碳溶解在γ-Fe中形成的間隙固溶體。它保持γ-Fe的麵心立方晶格結構。因其晶格間隙較大，所以溶碳能力比鐵素體強，在727℃時溶碳量為0.77%，1148℃時溶碳量達到2.11%。
奧氏體的強度、硬度較低，但具有良好的塑性，是絕大多數鋼高溫進行壓力加工的理想組織。
由於γ-Fe一般存在於727～1394℃之間，所以奧氏體也隻出現在高溫區域內。顯微鏡觀察，奧氏體呈現外形不規則的顆粒狀結構，並有明顯的界限。
3、滲碳體（Fe3C）
滲碳體是鐵與碳形成的具有複雜斜方結構的間隙化合物，含碳量為6.69%，硬度很高（800HBW），塑性和韌性幾乎為零。主要作為鐵碳合金中的強化相存在。
顯微鏡下觀察，滲碳體呈銀白色光澤，並在一定條件下可以分解出石墨。
4、珠光體（P）
珠光體是鐵素體和滲碳體組成的共析體（機械混合物）。珠光體的平均含碳量為0.77%，在727℃以下溫度範圍內存在。
力學性能介於鐵素體和滲碳體之間，即綜合性能良好。
顯微鏡觀察，珠光體呈層片狀特征，表麵具有珍珠光澤，因此得名。
5、萊氏體（Ld）
萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶體。鐵碳合金中含碳量為4.3%的液體冷卻到1148℃時發生共晶轉變，生成高溫萊氏體（Ld）。合金繼續冷卻到727℃時，其中的奧氏體轉變為珠光體，故室溫時由珠光體和滲碳體組成，叫低溫萊氏體（L’d）。統稱萊氏體。
萊氏體中由於大量滲碳體存在，其性能與滲碳體相似，即硬度高，塑性差。
切割片
