钢铁材料常见⾦相组织简介
在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合⾦，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，
但由⼏个基本相（铁素体F、奥⽒体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结
合，形成了钢铁中丰富多彩的⾦相组织结构。常见的⾦相组织有下列⼋种：
⼀、铁素体
铁素体（ferrite，缩写FN，⽤F表⽰），纯铁在912℃以下为具有体⼼⽴⽅晶格。碳溶于α-Fe中
的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表⽰。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上⾃由的铁素
体。随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针
状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合⾦钢的热轧（正⽕）和退⽕组织中，铁素
体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的⼯艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使⽤
性能也有影响。
碳溶⼊δ-Fe中形成间隙固溶体，呈体⼼⽴⽅晶格结构，因存在的温度较⾼，故称⾼温铁素体或δ
固溶体，⽤δ表⽰，在1394℃以上存在，在1495℃时溶碳量最⼤。碳的质量分数为0.09%。
图1：铁素体
⼆、奥⽒体
碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥⽒体，具有⾯⼼⽴⽅结构，为⾼温相，⽤符号A
表⽰。奥⽒体在1148℃有最⼤溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度⽐铁素体
⾼，塑性和韧性良好，并且⽆磁性，具体⼒学性能与含碳量和晶粒⼤⼩有关，⼀般为170~220HBS、 =40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥⽒体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，
利⽤残余奥⽒体的应变诱发相变及相变诱发塑性提⾼了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性
能。碳素或合⾦结构钢中的奥⽒体在冷却过程中转变为其他相，只有在⾼碳钢和渗碳钢渗碳⾼
温淬⽕后，奥⽒体才能残留在马⽒体的间隙中存在，其⾦相组织由于不易受侵蚀⽽呈⽩⾊。
三、渗碳体
渗碳体（cementite），指铁碳合⾦按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。
铁碳合⾦相图及结晶组织变化
铁碳合⾦相图及结晶组织变化
铁碳合⾦的组元和相
⼀、基本概念
铁碳合⾦：碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合⾦
碳钢：含碳量为0.0218%～2.11%的铁碳合⾦
铸铁：含碳量⼤于2.11%的铁碳合⾦
铁碳合⾦相图：研究铁碳合⾦的⼯具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加⼯⼯艺的依据。
注：由于含碳量⼤于Fe3C的含碳量（6.69%）时，合⾦太脆，⽆实⽤价值，因此所讨论的铁碳合⾦相图实际上是F e-Fe3C
⼆、组元1.纯铁
纯铁指的是室温下的α-Fe，强度、硬度低，塑性、韧性好。2.碳碳是⾮⾦属元素，⾃然界存在的游离的碳有⾦刚⽯和⽯墨，它们是同素异构体。
3.碳在铁碳合⾦中的存在形式有三种：
C与Fe形成⾦属化合物，即渗碳体；
C以游离态的⽯墨存在于合⾦中。
C溶于Fe的不同晶格中形成固溶体；
A. 铁素体：C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体⼼⽴⽅晶格，⽤符号“F”或“α”表⽰，铁素体是⼀种强度和硬度低，⽽塑性和韧性好的相，铁素体在室温下可稳定存在。B. 奥⽒体：C溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，⾯⼼⽴⽅晶格，⽤符号“A”或“γ”表⽰，奥⽒体强度低、塑性好，钢材的热加⼯都在奥⽒体相区进⾏，奥⽒体在⾼温下可稳定存在。C. C与Fe形成⾦属化合物：即渗碳体Fe3C，Fe与C组成的⾦属化合物，Fe与C组成的⾦属化合物，含碳量为6. 69％。以“Fe3C”或“Cm”符号表⽰，渗碳体的熔点为1227℃，硬度很⾼(HB＝800)⽽脆，塑性⼏乎等于零。渗碳体在钢和铸铁中，⼀般呈⽚状、⽹状或球状存在。它的形状和分布对钢的性能影响很⼤，是铁碳合⾦的重要强化相。碳在a-Fe中溶解度很低，所以常温下碳以渗碳体或⽯墨的形式存在。
铁碳合⾦相图的分析1.铁碳合⾦相图由三个相图组成：包晶相图、共晶相图和共析相图；
2.相图中有五个单相区：液相L、⾼温铁素体δ、铁素体α、奥⽒体γ、渗碳体Fe3C；
金相组织---铁碳合金
一、基本概念
1、铁碳合金：碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合金
2、碳钢：含碳量为0.0218%～2.11%的铁碳合金
工业纯铁：含碳量小于0.0218%
共析钢：含碳量0.77%
亚共析钢：含碳量0.0218%～0.77%
过共析钢：含碳量0.77%～2.11%
3、铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金
共晶白口铁含碳量4.3%
亚共晶白口铁含碳量2.11%～4.3%
过共晶白口铁含碳量4.3%～6.69%
4、铁碳合金相图：研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
注：由于含碳量大于Fe3C的含碳量（6.69%）时，合金太脆，无实用价值，因此所讨论的铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C
二、组元
1、纯铁：纯铁指的是室温下的α-Fe，强度、硬度低，塑性、韧性好。
2、碳：碳是非金属元素，自然界存在的游离的碳有金刚石和石墨，它们是同素异构体。
3、碳在铁碳合金中的存在形式有三种：
●C与Fe形成金属化合物，即渗碳体；
●C以游离态的石墨存在于合金中。
●C溶于Fe的不同晶格中形成固溶体；
A. 铁素体：C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号“F”或“α”表示，铁素体是一种强度和硬度低，而塑性和韧性好的相，铁素体在室温下可稳定存在。
B. 奥氏体：C溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号“A”或“γ”表示，奥氏体强度低、塑性好，钢材的热加工都在奥氏体相区进行，奥氏体在高温下可稳定存在。
C. C与Fe形成金属化合物：即渗碳体Fe3C，Fe与C组成的金属化合物，Fe与C组成的金属化合物，含碳量为6.69％。以“Fe3C”或“Cm”符号表示，渗碳体的熔点为1227℃，硬度很高(HB＝800)而脆，塑性几乎等于零。渗碳体在钢和铸铁中，一般呈片状、网状或球状存在。它的形状和分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。碳在a-Fe中溶解度很低，所以常温下碳以渗碳体或石墨的形式存在。
铁碳合金知识总结
一、铁碳图相简介：
Fe-C合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
1、Fe-C相图中重要的点
2、Fe-C相图中重要的线
3、Fe-C合金平衡结晶过程
Fe-Fe3C相图中的相：
Ⅳ、过共析钢（0.77%
Ⅴ、共晶白口铁（C%=4.3%）
Ⅵ、亚共晶白口铸铁（2.11%
Ⅶ、过共晶白口铸铁 （C%>4.3%）
二、钢中常见组织分类：
奥氏体：碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格
特征：奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性
铁素体：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体，具有体心立方晶格，溶碳能力极差；
特征：具有良好的韧性和塑性；呈明亮的多边形晶粒组织；
马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，体心正方结构；
常见的马氏体形态：板条、片状；
板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多成群的、相互平行排列的板条所组成的板条束。空间形状是扁条状的，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）；
片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中；当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶马氏体。在生产中正常淬火得到的马氏体，一般都是隐晶马氏体。
回火马氏体：低温（150～250oC）回火产生的过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物共同组成的组织。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
渗碳体：碳与铁形成的一种化合物Fe3C；
特征：含碳量为6.67%，具有复杂的斜方晶体结构；硬度很高，脆性极大，韧性、塑性几乎为零；
珠光体：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体组成的片层相间的机械混合物；
