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2021-04-07 15:01:32 作者:理化检验物理分册来源:热处理技术 分享至:

     自然界存在的固态物质可分为晶体与非晶体两大类。晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶体。玻璃是著名的非晶体。


     固态的金属与合金大都是晶体。金属及合金的晶体结构是决定其物理、化学和力学性能的基本因素之一。

     钢铁是一类以铁碳为基本元素的合金体系。在Fe-C体系中,当碳含量小于0.02%叫纯铁,大于2.0%叫生铁,介于中间的称为钢。

      纯铁亦称为熟铁,有 α、β、γ和δ四种晶体结构,其中α、β、δ为立方体心结构,γ为立方面心结构。

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     纯单质铁在1538℃结晶后形成立方体心结构,称为δ铁;当冷却到1394℃时,转变为立方面心结构,称为γ铁;继续冷却至912℃时,又变成了立方体心结构,称α铁。

     钢铁有四种主要物相:奥氏体、铁素体、渗碳体与马氏体。

 · ( a ) 奥氏体 Austenite · 

     奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙化合物,Fe原子与C原子数目比为27:1,即6~7个立方面心晶胞中才含1个C原子。γ-Fe中的溶碳量,1148℃时为2.11%,727℃时为0.77%。

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    奥氏体的特点:强度和硬度比铁素体高,塑性和韧性较好。其晶粒呈多边形,晶界较铁素体平直。

 · ( b ) 铁素体 Ferrite · 

     铁素体是碳在α-Fe中的固溶体,含碳量接近纯铁,约0.02%。

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     铁素体的特点:其性能与纯铁相似,即强度和硬度很低,塑性、韧性好。显微组织是明亮的多边形晶粒。

 · ( c ) 渗碳体 Cementite · 

     渗碳体是铁与碳以3:1组成形成的化合物Fe3C,属正交晶系,每个晶胞中含12个Fe原子和4个C原子,具有复杂的晶体结构。

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     渗碳体的特点:硬度很高,塑性和韧性很差,δ、Ak接近于零,脆性很大。

 · ( d ) 马氏体 Martensite · 

      奥氏体钢骤冷至150°C以下,变为质地很硬的马氏体。马氏体可看作α-Fe中含C达1.6%的过饱和固溶体,为四方晶系。马氏体分为高碳马氏体(板条状马氏体)和低碳马氏体(片状马氏体)。

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     马氏体的特点:硬而脆,韧性很差,内应力较大,容易产生裂纹。

      四种物相的稳定性有所不同。室温下铁素体和渗碳体是稳定的晶型,奥氏体在高温时稳定,碳钢淬火主要获得马氏体,马氏体是不稳定晶型。在钢中渗入Mn、Ni、Cr等不同成分,可制成不同用途的合金钢。

     非研究人员主要在不锈钢流通领域较为经常接触到奥氏体、铁素体和马氏体,渗碳体则较少接触。不锈钢是在基本物相中添加合金成分而获得特殊性能的典型合金。

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