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【技術(shù)交流】-【金相】金相學(xué)基礎(chǔ)--鐵素體

鐵素體_副本.jpg

鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號(hào)F表示。具有體心立方晶格，其溶碳能力很低，常溫下僅能溶解為0.0008%的碳，在727℃時(shí)最大的溶碳能力為0.02%。稱為鐵素體或α固溶體，用α或F表示，α常用在相圖標(biāo)注中，F(xiàn)在行文中常用。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體。

形態(tài)成分

鐵素體晶界圓滑，晶內(nèi)很少見孿晶或滑移線，顏色淺綠、發(fā)亮，深腐蝕后發(fā)暗。鋼中鐵素體以片狀、塊狀、針狀和網(wǎng)狀存在。

這部分鐵素體稱為先共析鐵素體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態(tài)，如等軸形、沿晶形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱軋（正火）和退火組織中，鐵素體是主要組成相；鐵素體的成分和組織對(duì)鋼的工藝性能有重要影響，在某些場(chǎng)合下對(duì)鋼的使用性能也有影響。

碳溶入δ-Fe中形成間隙固溶體，呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，因存在的溫度較高，故稱高溫鐵素體或δ固溶體，用δ表示，在1394℃以上存在，

在1495℃時(shí)溶碳量最大。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%。

主要性能

純鐵素體組織具有良好的塑性和韌性，但強(qiáng)度和硬度都很低；冷加工硬化緩慢，可以承受較大減面率拉拔，但成品鋼絲抗拉強(qiáng)度很難超過1200MPa。由于鐵素體含碳量很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，伸長率δ=45%～50%。強(qiáng)度、硬度較低，σb≈250MPa，而HBS=80。[3]

純鐵在912℃以下為具有體心立方晶格。碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號(hào)F表示。由于α-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.0218%,隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600℃時(shí)溶碳量約為0.0057%，在室溫時(shí)溶碳量約為0.0008%。因此其性能幾乎和純鐵相同，其機(jī)械性能如下：

抗拉強(qiáng)度 180—280MN/平方米

屈服強(qiáng)度 100—170MN/平方米

延伸率 30--50%

斷面收縮率 70--80%

沖擊韌性 160—200J/平方厘米

硬度 HB 50—80

由此可見，鐵素體的強(qiáng)度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。

鐵素體的顯微組織與純鐵相同，呈明亮的多邊形晶粒組織，有時(shí)由于各晶粒位向不同，受腐蝕程度略有差異，因而稍顯明暗不同。

鐵素體在770℃以下具有鐵磁性，在770℃以上則失去鐵磁性。

（鐵素體的居里點(diǎn)為770℃）

應(yīng)用研究

從組織形貌及織構(gòu)強(qiáng)弱上分析壓縮樣品中心與邊緣應(yīng)變量的差異，并探討這種形變不均勻性對(duì)鐵素體超細(xì)化過程及再結(jié)晶過程的影響。研究表明，低碳鋼在A3～Ar3之間大應(yīng)變可實(shí)現(xiàn)鐵素體的超細(xì)化。觀察到A3以上大應(yīng)變后的淬水組織中心區(qū)也存在一些等軸鐵素體。根據(jù)鐵素體的等軸狀，以及從形變可提高奧氏體自由能的角度考慮，因此認(rèn)為A3以上可形變誘導(dǎo)出鐵素體。

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