铁碳合金的基本晶格、组织介绍

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。

一、铁碳合金的‎组织结构㈠金属的组织‎与结构在金相显微‎镜下看到的‎金属的晶粒‎，简称组织，如图2-1所示。

如用电子显‎微镜，可以观察到‎金属原子的‎各种规则排‎列。

这种排列称‎为金属的晶‎体结构，简称结构。

纯铁在不同‎温度下具有‎两种不同的‎晶体结构，即体心立方‎晶格与面心‎立方晶格，如图2-2所示。

由于内部的‎微观组织和‎结构形式的‎不同，影响着金属‎材料的性质‎。

纯铁在体心‎立方晶格结‎构时，塑性比面心‎立方晶格结‎构的好，而后者的强‎度高于前者‎。

s铸铁是应用‎广泛的一种‎铁碳合金材‎料,一般碳以石‎墨形式存在‎，石墨有不同‎的组织形貌‎，见图2-3所示。

其中球状石‎墨的铸铁称‎球墨铸铁，它的强度最‎高；细片状石墨‎次之；粗片状石墨‎最差。

㈡纯铁的同素‎异构转变体心立方晶‎格的纯铁称‎α-Fe，面心立方晶‎格的铁称为‎γ-Fe。

α-Fe经加热‎可转变为g‎-Fe，反之高温下‎的α-Fe冷却可‎变为α-Fe。

这种在固态‎下晶体构造‎随温度发生‎变化的现象‎，称"同素异构转‎变"。

纯铁的同素‎异构转变是‎在910℃恒温下完成‎的。

这一转变是‎铁原子在固‎态下重新排‎列的过程，实质上也是‎一种结晶过‎程。

是钢进行热‎处理的依据‎。

㈢碳钢的基本‎组织铁素体碳对铁碳合‎金性能的影‎响很大，铁中加入少‎量的碳，强度显著增‎加。

这是由于碳‎引起了铁内‎部组织的变‎化，从而引起碳‎钢的力学性‎能的相应改‎变。

碳在铁中的‎存在形式有‎固溶体（两种或两种‎以上的元素‎在固态下互‎相溶解，而仍然保持‎溶剂晶格原‎来形式的物‎体）、化合物和混‎合物三种。

这三种不同‎的存在形式‎，形成了不同‎的碳钢组织‎。

碳溶解在a‎-Fe中形成‎的固溶体称‎铁素体。

由于α-Fe原子间‎隙小，溶碳能力低‎（在室温下只‎能溶解0.006％），所以铁素体‎强度和硬度‎低，但塑性和韧‎性很好。

低碳钢是含‎铁素体的钢‎，具有软而韧‎的性能。

第一节铁碳合金的基本组织一、固溶体：定义：溶质原子进入溶剂中，依然保持晶格类型的金属晶体。

铁素体：碳溶于α-Fe的间隙固溶体；F；体心立方晶格，溶碳量很少，显微组织与纯铁相似，呈明亮的多边形晶粒；性能与纯铁相似，即强度、硬度低，塑性、韧性好。

奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体；A；面心立方晶格，晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直；强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好，钢材多数加热到臭氏体状态进行锻造。

二、金属化合物（中间相）（强化相）渗碳体：铁与碳形成的金属化合物；Fe3C；具有复杂的晶体结构，w C=6.69%；它是钢中的主要强化相，它的形态、大小、数量和分布对钢及铸铁的性能有很大影响，渗碳体硬度很高，塑性、韧性很差，δ、Ak接近于零，脆性很大。

三、机械混合物：珠光体：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物；P；由铁素体与渗碳体片层状交替排列的共转变组织，碳合量平均为w C=0.77%；性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。

莱氏体：由臭氏体和渗碳体组成的机械混合物；Ld（高温莱氏体），Ld’（变态莱氏体）；变态莱氏体由渗碳体与珠光体相近，硬度很高，塑性很差。

总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。

第二节铁碳合金状态图一、铁碳合金状态图的建立（1）配制不同成分的铁碳合金，用热分析法测定各合金的冷却曲线。

（2）从各冷却曲线上找出临界点，并将各临界点分别画到成分－温度坐标中。

（3）将意义相同的临界点连接起来。

二、Fe－Fe3C合金状态图的分析：1.点（特性点）：A 1538℃ 100％Fe的熔点； D 1227℃ 100％Fe3C的熔点；G 912℃ 100％Fe的同素异晶转变点（重结晶温度点）；C 1148℃ 4.3％C 共晶点L→Ld（A＋C）共晶反应；F 1148℃ 6.69％C 虚点； P 727℃ 100％Fe虚点；K 727℃ 6.69％C虚点、E 1148℃ 2.11％C碳在γ－Fe中的最大固溶量；S 727℃ 0.77％C 碳在γ－Fe中的最小固溶量，共析点A→P 共析反应。

铁碳合金的基本组织介绍
铁碳合金在液态时Fe和C 无限互溶。

在固态时其基本组织存在固溶体和金属化合物。

如：
1538 ℃δ-Fe+C —铁素体F
1394 ℃γ-Fe+C—奥氏体A
912 ℃α-Fe+C—铁素体F
1铁素体
碳溶于α-Fe形成的固溶体——铁素体F。

其为体心立方，显微镜下为均匀明亮的多边形晶粒。

铁素体性能韧性很好（因含C少），强度、硬度不高。

δ=45-50%，HBS=σb=250Mpa。

含碳：727℃，0.02% 2奥氏体
碳溶于γ-Fe中形成的固溶体—奥氏体A。

其为面心立方,显微镜下多边形晶粒,晶界较F平直。

奥氏体性能塑性好,是压力加工所需要组织。

含碳最高，1147℃,2.11% HB S=170-220。

3 渗碳体
金属化合物 Fe3C 复杂晶格,含碳:6.69%.。

其性能硬度高HB(sw)>800,较脆，可作强化相。

在一定条件下会分解成铁和石墨,这对铸造很有意义。

4珠光体
F+Fe3C—机械混合物,含碳0.77%。

其组织为两种物质相间组成，机械性能介于两者之间。

强度较高，硬度HBS=250。

5莱氏体
大于727℃ 时：A+Fe3C—Ld 高温莱氏体。

小于<727℃时： P+Fe3C—Ld’低温莱氏体。

莱氏体性能: 与Fe3C相似，HBS>700，塑性极差。

铁碳合金的基本组织1、铁素体（F或α）铁素体是碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格。

碳在α-Fe中的溶解度很小，727℃时0.0218%；室温时为0.0008%,几乎为零。

其强度和硬度很低，塑性、韧性好。

显微组织是明亮的多边形晶粒。

2、奥氏体（A或γ）奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格。

碳在γ-Fe中的溶碳量较高，1148℃时2.11%；1148℃时为0.77%。

其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。

其晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直。

3、碳体（Fe3C）渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69％，具有复杂的晶体结构。

其硬度很高，塑性和韧性很差，δ、A k接近于零，脆性很大。

4、珠光体（P）奥珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

是奥氏体冷却时，在727℃恒温下发生共析转变的产物。

显微组织是铁素体与渗碳体片层状交替排列。

性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性5、莱氏体（Ld或Ld'）莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。

是在1148℃恒温下发生共晶转变的产物，平均碳含量4.3%。

铁碳合金状态图分析铁碳合金状态图分析 1、主要特性点 1）A 点纯铁的熔点，温度1538℃,Wc=02）G 点纯铁的同素异晶转变点，冷却到912℃时,发生γ-F →α-Fe3）Q 点600℃时,碳在α-Fe 中的溶解度,Wc=0.0057%4）D 点渗碳体熔点,温度1227℃,Wc=6.69%5）C 点共晶点，温度1148℃，Wc=4.3%成分为C 的液相，冷却到此温度时，发生共晶反应：Lc →Ld （AE+Fe3C ）6）E 点目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为0～6.69%的铁碳合金部分（即Fe －Fe3C 部分），因为含碳量大于6.69％的铁碳合金在工业上无使用价值。

右图为简化后的Fe －Fe3C 状态图。

碳在γ-Fe中的最大溶解度,温度1148℃，Wc=2.11%7）S点共析点，温度727℃，Wc=0.77%成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反应：As→P （Fp+Fe3C）8）P点碳在α-Fe中的最大溶解度,温度727℃，Wc=0.0218% 2、特性线1）ACD线液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳合金在此线以上处于液相。

铁碳合金是一种常见的金属材料，由碳和铁组成，具有良好的力学性能和耐磨性能，广泛用于工程机械和航空航天等行业。

其基本组织可以分为三类：
一、铁碳合金的晶粒组织
晶粒组织是铁碳合金的基本组织，其晶粒主要由铁组成，其中碳以合金钢中的碳化物形式存在。

这种组织结构经过热处理后可以改善铁碳合金的力学性能。

例如，合金钢中的碳化物可以改善钢的强度、韧性以及耐磨性等特性，使钢具有更好的抗拉强度和抗压强度。

二、铁碳合金的析出相组织
析出相组织是铁碳合金中的另一种基本组织，其中析出相是由另一种金属元素（如铬、钛、锰等）和碳组成的合金组分，它们可以改变铁碳合金的物理性能，如硬度、耐磨性等。

例如，加入适量的铬可以提高铁碳合金的硬度，提高耐腐蚀性，而加入钛可以提高铁碳合金的抗拉强度和抗压强度。

三、铁碳合金的纤维组织
纤维组织是铁碳合金最常见的组织形式之一，其中碳纤维可以改变铁碳合金的力学特性，如抗拉强度、抗压强度和耐磨性等。

例如，现代航空航天航空钢中的碳纤维可以提高钢的抗拉强度，耐磨性和抗压强度，从而提高航空器的安全性。

总之，铁碳合金的基本组织有晶粒组织、析出相组织和纤维组织等，它们均可以改善铁碳合金的力学特性，广泛应用于工程机械和航空航天行业。

铁碳合金的基本组织名称类型特点一、铁碳合金的基本组织铁碳合金是指含有一定量碳元素的铁合金，其基本组织包括珠光体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体四种。

1. 珠光体珠光体是铁碳合金中最常见的基本组织，其形态呈球状或半球状。

珠光体通常由铁素体经过缓冷或退火处理形成。

珠光体中的碳元素以Fe3C（水滑石）的形式存在，因此在显微镜下呈黑色。

2. 贝氏体贝氏体是由珠光体和渗碳贝氏体共同构成的一种基本组织。

贝氏体呈板条状，其形态与尺寸受到冷却速度和温度等因素的影响。

贝氏体中的碳元素以Fe3C和奥氏体固溶态（即固溶于γ-Fe中的C）的形式存在。

3. 马氏体马氏体是由奥氏体在快速冷却过程中分解而成。

马氏体呈针状或板条状，具有高强度、高硬度和良好的韧性。

马氏体中的碳元素以固溶态和Fe3C的形式存在，其中固溶态碳元素的含量较高。

4. 残余奥氏体残余奥氏体是指在快速冷却过程中未能完全转变为马氏体而残留下来的奥氏体。

残余奥氏体具有良好的韧性和可塑性，但强度和硬度较低。

残余奥氏体中的碳元素以固溶态和Fe3C的形式存在。

二、铁碳合金组织类型根据不同的冷却速度和温度条件，铁碳合金可以形成不同类型的组织。

常见的组织类型包括珠光体钢、淬火钢、退火钢、球墨铸铁等。

1. 珠光体钢珠光体钢是指经过缓冷或退火处理后所得到的组织为珠光体的钢。

珠光体钢具有良好的可加工性和韧性，但硬度和强度较低。

2. 淬火钢淬火钢是指经过快速冷却（淬火）处理后所得到的组织为马氏体的钢。

淬火钢具有高强度、高硬度和良好的耐磨性，但韧性较差。

3. 退火钢退火钢是指经过加热处理后缓慢冷却所得到的组织为贝氏体或珠光体的钢。

退火钢具有良好的可加工性和韧性，但强度和硬度较低。

4. 球墨铸铁球墨铸铁是指在铸造过程中加入一定量镁元素，使其形成球形石墨颗粒的铸铁。

球墨铸铁具有高强度、高韧性和良好的耐蚀性，适用于制造机械零件等要求高强度和耐磨性的零部件。

三、铁碳合金特点1. 铁碳合金具有良好的可加工性和可塑性，适用于制造各种机械零件、建筑材料等。

铁碳合金的基本组织铁碳合金，是一种具有强度和韧性的无缝钢管，它由碳、铁、锰和其他一些微量元素组成，具有抗腐蚀性和耐磨性。

铁碳合金的组织和结构是件复杂的事情，需要有认真的研究和考虑，以便更好地了解铁碳合金的组成和表现。

铁碳合金的主要组成元素是碳、铁、锰和少量其他微量元素。

因此，铁碳合金的组成也可以分为三个基本组分：铁、碳和锰。

铁是主要组成元素，一般占总量的85%以上。

铁元素在铁碳合金中形成了多种型号，例如α-Fe、γ-Fe、δ-Fe等。

δ-Fe是铁碳合金中最主要的磁性相，有良好的耐磨性和抗腐蚀性。

碳是第二大主要组成元素，一般在10-15%之间，它具有良好的抗磨损性能。

锰是最重要的第三个组成元素，一般仅占总量的1-2%，具有良好的韧性和抗磨损性能。

铁碳合金的基本组织结构分为块状组织、疏松组织和晶格结构。

块状组织是铁碳合金的最普遍组织结构，它是由许多α铁基体组成的，每一个α铁基体中充满了碳和锰，像一个小块状物质。

疏松组织是稀疏分布的α铁基体，其中含有大量的微量元素，把铁碳合金的强度和韧性提高了很多。

晶格结构则是由α-Fe、γ-Fe、δ-Fe和少量元素构成的，他们的构成和结构是完全不同的，铁碳合金的韧性和强度都得到了很大的提高。

铁碳合金具有良好的性能，能够同时兼容软性、强度、韧性和抗腐蚀性等特性。

此外，由于各种元素的组合结构是多样的，铁碳合金也有较强的可塑性，能够满足各种不同要求，因此，铁碳合金在工业领域中有着广泛的应用。

从上面可以看出，铁碳合金的组织结构是相当复杂的，但如果我们仔细分析，可以发现它们的基本特性，而真正的理解及其应用则需要对其外观、化学成分和冶金组织结构等方面进行详细的研究，以便更好地发掘铁碳合金的价值和未来的发展方向。

铁碳合金的五种基本组织
铁碳合金是一种常见的金属材料，广泛应用于机械、汽车、航空等领域。

铁碳合金中的碳含量不同，其组织也会有所不同。

本文将介绍铁
碳合金的五种基本组织。

一、珠光体组织
珠光体是铁碳合金中最常见的组织之一，通常含有0.8%以上的碳。

珠光体由许多球形或半球形的晶粒组成，这些晶粒由铁和碳元素交替排
列而成。

珠光体具有良好的韧性和可加工性，在机械制造中广泛应用。

二、渗碳体组织
渗碳体是一种含有较高碳量（1.2%-2.0%）的铁碳合金组织，通常通
过在低温下将钢件浸入含有高浓度碳化物化学物质中来制备。

渗碳体
具有高硬度、高强度和耐磨性能优良等特点，在摩擦磨损领域得到广
泛应用。

三、马氏体组织
马氏体是一种在快速冷却过程中形成的铁碳合金组织，通常含有
0.2%-0.8%的碳。

马氏体具有高硬度、高强度和良好的韧性，是制造
高强度钢材的重要组织之一。

四、贝氏体组织
贝氏体是一种由铁和碳元素交替排列而成的组织，通常含有0.2%-0.8%的碳。

贝氏体具有较高的韧性和可塑性，同时也具有一定的硬度和强度，在汽车制造等领域得到广泛应用。

五、班氏体组织
班氏体是由温度升高时形成的铁碳合金组织，通常含有0.2%-0.8%的碳。

班氏体具有良好的韧性和可塑性，在机械制造中得到广泛应用。

结语：
以上就是铁碳合金的五种基本组织。

不同组织在机械制造等领域都有
不同的应用，因此在选择材料时需要根据具体使用场景来选择适合的
铁碳合金组织。

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。