铁碳合金的基本组织

铁碳合金一、填空题1.在铁碳合金基本组织中，奥氏体、铁素体和渗碳体属于单相组织。

珠光体和莱氏体属于两相组织。

2.根据溶质原子在溶剂晶格中的分布情况，固溶体有二种基本类型，它们是置换固溶体和间隙固溶体。

3.根据溶质在溶剂中的溶解情况，置换固溶体可分为无限固溶体和有限固溶体两种。

4.铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，渗碳体与铁素体片状相间的组织又称为片状珠光体，在铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织又称为粒状珠光体。

5.不同晶体结构的相，机械地混合在一起的组织，叫做固态机械混合物，铁碳合金中，这样的组织有珠光体和莱氏体。

6.在铁碳合金基本组织中，铁素体和奥氏体属于固溶体；渗碳体属于化合物；珠光体和莱氏体属于机械混合物。

7.分别填写下列铁碳合金组织的符号：奥氏体A；铁素体F；渗碳体C；珠光体P。

8.铁和碳形成的金属化合物（Fe3C）称为渗碳体、含碳量为 6.69%。

9.铁素体在室温时，对碳的溶解度是0.008%，在727℃时溶解度是0.0218%。

10.奥氏体对碳的溶解度，在727℃时溶解度是0.77%，在1148℃时溶解度是2.11%。

11.含碳量小于 2.11%的铁碳合金称为钢，钢根据室温显微组织不同，可分为以下三类：亚共析钢钢，显微组织为铁素体+珠光体，含碳量范围0.0218～0.77%；共析钢钢，显微组织为珠光体，含碳量范围0.77%；过共析钢钢，显微组织为珠光体+渗碳体，含碳量范围0.77～2.11%。

12.碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化，在1148°时溶碳量可达 2.11%，在727°时溶碳量可达0.77%。

13.人们常说的碳钢和铸铁即为铁、碳元素形成的合金。

14.20钢在650℃时的组织为铁素体+珠光体；在1000℃时的组织为奥氏体。

15.下图所示Fe—Fe3C状态图各区的组织，分别是：○1奥氏体，○2奥氏体+渗碳体（二次渗碳体），○3铁素体+奥氏体，○4铁素体，○5铁素体+珠光体，○6珠光体，○7珠光体+渗碳体（二次渗碳体）。

第4讲铁碳合⾦基本组织及铁碳合⾦相图分析第三章铁碳合⾦第⼀节基本组织⼀、铁碳合⾦的基本组织1、铁素体（F）铁素体是碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体。

由于α-Fe晶粒的间隙⼩，溶解碳量极微，其最⼤溶碳量只有0.0218%（727℃）所以是⼏乎不含碳的纯铁。

=180～230Mpa性能：σbHB=50～80δ=30～50%φ=70～80%ak=156～196J·cm-2显微镜下观察，铁素体呈灰⾊并有明显⼤⼩不⼀的颗粒形状。

Array C）2、渗碳体（Fe3渗碳体是铁与碳形成的稳定化合物。

含碳量为6.69%性能：HB=800，硬度很⾼，脆性极⼤，是钢中的强化相。

显微镜下观察，渗碳体呈银⽩⾊光泽。

渗碳体在⼀定条件下可以分解出⽯墨，3、奥⽒体（A）奥⽒体是碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体。

γ-Fe的溶碳能⼒较⾼，最⼤为2.11%（1148℃）。

由于γ-Fe⼀般存在于727～1394℃之间，所以奥⽒体也只出现在⾼温区域内。

显微镜观察，奥⽒体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。

性能：δ=40～50%，具有良好的塑性和低的变形抗⼒。

是绝⼤多数钢种在⾼温进⾏压⼒加⼯所需的组织。

4、珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体。

珠光体的平均含碳量为0.77%，在727℃以下温度范围内存在。

显微镜观察，珠光体呈层⽚状特征，表⾯具有珍珠光泽，因此得名。

=750Mpa性能：σbHB=160～180较⾼δ=20～25%φ=30～40%适中5、莱⽒体（Ld）莱⽒体是由奥⽒体和渗碳体组成的共晶体。

铁碳合⾦中含碳量为4.3%的液体冷却到1148℃时发⽣共晶转变，⽣成⾼温莱⽒体。

合⾦继续冷却到727℃时，其中的奥⽒体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱⽒体。

统称莱⽒体。

第⼆节铁碳合⾦相图分析各主要线的意义：相图中的线是把具有相同转变性质的各个成分合⾦的开始点和终了点，分别⽤光滑曲线连接起来得到的，代表了铁碳合⾦内部组织发⽣转变的界限。

第二章铁碳合金§2-1 铁碳合金的基本组织一、【纯铁的同素异构转变】：固态金属随温度变化而发生晶格改变的现象，称为同素异构转变。

纯铁即具有同素异构转变的特征，如图所示：同素异构转变是纯铁的一个重要特性，以铁为基的铁碳合金之所以能通过热处理显著改变其性能，就是由于铁具有同素异构转变的特性。

金属的同素异构转变过程与液态金属的结晶过程相似，实质上它是一个重要结晶过程。

因此，它同样遵循着结晶的一般规律：有一定的转变温度；转变时需要过冷；有潜热产生；转变过程也括晶核的形成和晶核的长大两阶段。

二、铁碳合金的基本组织【铁碳合金的（基本组织）相】：铁素体、奥氏体、渗碳体均是铁碳合金的基本相。

1、【铁素体Ferrite（F）】：碳溶于α铁中的间隙固溶体称为铁素体，用符号F或α表示。

它仍保持α铁的体心立方晶格；在727℃时的最大溶碳量为Ｗｃ＝0.0218％，在600℃是溶碳量约为Ｗｃ＝0.0057％，室温下几乎为零Ｗｃ＝0.0008％。

其室温性能几乎和纯铁相同，铁素体的强度、硬度不高（σb=180-280MPa,50-80HBS），但具有良好的塑性和韧性(δ=30%-50%,Akv=128-160J)。

所以以铁素体为基体的铁碳合金适于塑性成形加工。

2、【奥氏体Austenite（Ａ）】：碳溶于γ铁中的间隙固溶体称为奥氏体，用符号Ａ或γ表示。

它仍保持γ铁的面心立方晶格。

在727℃时的溶碳量为Ｗｃ＝0.77％，到1148℃是时达到最大Ｗｃ＝2.11％。

奥氏体的力学性能与其溶碳量及晶粒大小有关，一般奥氏体的强度、硬度为（σb 约为400MPa,160-200HBS），但具有良好的塑性和韧性(δ=40%-50%)，无磁性。

因为奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。

3、【渗碳体Cementite】渗碳体具有复杂晶格的间隙化合物，分子式为Fe3C，其Ｗｃ＝6.69％，是钢和铸铁中常用的固相。

熔点约为1227℃，渗碳全硬度很高（950－1050ＨＶ），而塑性与韧性几乎为零，脆性很大。

第二章 铁碳合金 第一节 铁碳合金的基本组织*什么叫组织？ 表示晶体的种类、大小、分布状况。

可以由一个相或多个相组成一．纯铁的晶体结构及其结晶1．(简)同素异晶体：同种元素组成的具有不同晶体结构的晶体，如石墨是金刚石的同素异晶体；α-Fe 与γ-Fe2．(简)纯铁的同素异晶转变α-Feγ-Fe3．重结晶固态下的结晶与液态到固态的结晶的异同．．．．．．．．．．．（以铁为例）同：都属于结晶过程，都有“形核——长大”的过程、“过冷”等现象。

异：在固态下结晶时应力不能及时释放，产生应力。

因此把这种结晶称作：重结晶钢铁材料的种类较多，掌握其性能不太容易。

但这些材料的性能是由其组织决定的。

二．铁碳合金的五种基本组织及其性质1．铁素体温（F ） 形成：碳溶入α-Fe特点：塑性、韧性好，强度、硬度低 δ：30~50%σb ：180~280MPa 。

HBS ：50~80，很软。

小刀刻划例：08钢，F 含量90%，估计其塑性、韧性2．奥氏体（A ） 形成：碳溶入γ-Fe特点：常温下：塑性和韧性好，具有一定的强度和硬度。

δ：40~50% σb ： HBS ：170~220高温下（800o C 以上）：塑性极好，强度极低。

应用：锻压。

“趁热打铁” 3．渗碳体（Fe 3C ）形成：铁与碳生成的化合物 特点：硬而脆、塑性极差 作用：？(双重) 4．珠光体（P ）形成：Fe 3C 与F 片状交分布形成的层状结构。

（示意图） 特点：强度、硬度较高。

塑性和韧性不高。

δ：20~30% σb ：770MPaHBS ：1805．莱氏体（Ld ）形成：由A 与Fe 3C 组成 特点：类似于渗碳体根据钢的组织比较性能：10钢（F 多87%+P ）与45钢（F 少42%+P ） 10钢（F 多87%+P ）与20钢（F 中等74%+P ） 45钢（F+P ）与T10A 钢（P+Fe 3C ）第二节 铁碳相图如何才能知道钢中某种组织的含量？一．基本概念 1．相图的作用了解合金的组织指导热加工和选材例：仪表、汽车的外壳 选塑性好的材料 F 含量多的钢。

铁碳合金五种基本组织铁碳合金的世界可真有趣，听说过“铁心”的故事没？铁和碳这对“老搭档”在材料界可是无敌组合。

他们一起搭建了五种基本组织，构成了金属的“家族树”，真是复杂又神秘，宛如一部跌宕起伏的电视剧。

首先说说珠光体，别看名字像个文艺青年，实际上它可是个“硬汉”！由铁素体和渗碳体交替排列，形成一种层状结构。

这种结构就像是铁和碳之间的默契配合，真是天生一对。

珠光体的强度和韧性都不错，像极了那种既能打架又能做饭的“全能型”角色。

比如，想想当年铁器时代的农具、武器，都是依赖它的力量。

人们称它为“金属中的金属”，听着就让人想大喊一声“太牛了”！接下来就是铁素体，嘿，这家伙可是温柔得让人心疼。

铁素体就是单纯的铁，晶体结构简单，像个踏实的老实人。

它在高温下形成，慢慢冷却后就稳定下来了，特别适合用在一些对韧性要求高的地方。

想象一下，铁素体就像个守护者，愿意为大家遮风挡雨，可是面对高温就显得无能为力。

虽然它的强度不如珠光体，但在某些场合，它绝对能靠得住，真是“心中有数”的角色。

说到渗碳体，这小子可不是省油的灯！它是铁和碳结合的产物，主要出现在钢中，硬得像个石头。

渗碳体的出现，给整个铁碳合金的家族增添了一份力量。

它的存在让钢的强度倍增，简直是“锋利无比”。

可是，凡事有利就有弊，渗碳体太多的话，脆得像玻璃，真是得不偿失。

想想，做饭的时候加点盐就好，可一不小心放多了，就得重新做菜了。

再说说奥氏体，这家伙的个性可真独特。

它在高温时形成，冷却后又能保持稳定，像个百变的演员，随时准备变换角色。

奥氏体的韧性和塑性都很好，适合用在一些特殊的场合，比如不锈钢。

你看，奥氏体就像那种神秘又迷人的角色，总是给人带来惊喜，真让人捉摸不透。

不过，要是温度不够，奥氏体就会变成其他结构，变幻莫测，跟电视剧里的反派一样，永远在你意想不到的时候出现。

最后来聊聊贝氏体，听这名字就感觉高大上。

贝氏体的形成是介于珠光体和奥氏体之间的一种相变，既有珠光体的强度，又有奥氏体的韧性，真是个“高端大气上档次”的角色。