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。
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。
