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Fe-Fe3C合金的相結構及其性能介紹

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人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-06-28 09:00【

工業(yè)純鐵雖然塑性較好,但強度較低,所以很少用它制造機械零件,常用的是鐵碳合金。鐵碳合金中的相結構有以下幾種。

(1)鐵素體。純鐵在912℃以下具有體心立方晶格。碳溶于α- Fe中的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體,用符號F表示。由于是體心立方品格間隙的直徑很小,因而溶碳能力差,在727℃時(shí)溶碳量最大(wc=0.0218%);隨著(zhù)溫度下降,溶碳量逐漸減少,在600℃時(shí)溶碳量約為wc=0.0057%,因此其室溫時(shí)的性能幾乎與純鐵相同,數值如下:

抗拉強度σb    180~280MPa

屈服點(diǎn)σs    100~170MPa

伸長(cháng)率δ    30%~50%

斷面收縮率ψ    70%~80%

沖擊韌度αK    160~200J/cm²

硬度    ~80HBW

由此可見(jiàn),鐵素體的強度、硬度不高,但具有良好的塑性和韌性。

鐵素體在770℃以下具有鐵磁性,在770℃以上則失去鐵磁性。

(2)奧氏體。碳溶于γ- Fe中的間隙固溶體稱(chēng)為奧氏體,以符號A表示。由于γ- Fe是面心立方晶格,它的致密度雖然高于體心立方晶格的α- Fe,但由于其晶格間隙的直徑要比α- Fe大,故溶碳能力也較大。在1148℃時(shí),溶碳能力最大(wc=2.11%);隨著(zhù)溫度下降,溶碳量逐漸減少,在727℃時(shí)的溶碳量為wc=0.77%。

奧氏體的性能與其溶碳量及晶粒大小有關(guān),一般奧氏體的硬度為170~ 220HBW,伸長(cháng)率為40%~50%,因此,奧氏體的硬度較低而塑性較高,易于鍛壓成形。

奧氏體存在于727℃以上的高溫范圍內。奧氏體為非鐵磁性相。

(3)滲碳體。滲碳體的分子式為Fe3C,它是一種具有復雜品格的間隙化合物。

滲碳體的wc=6.69%,熔點(diǎn)是1227℃;不發(fā)生同素異構轉變;但有磁性轉變,它在230℃以下具有弱鐵磁性,而在230℃以上則失去鐵磁性;硬度很高(950~1050HV),而塑性和韌性幾乎為零,脆性極大。

滲碳體中碳原子可被氮等小尺寸原子置換,而鐵原子則可被其它金屬原子(Cr、Mn等)置換。這種以滲碳體為溶劑的固溶體稱(chēng)為合金滲碳體,如(Fe,Mn)3C,(Fe,Cr) 3C等。

滲碳體在鋼和鑄鐵中與其它相共存時(shí)呈片狀、球狀、網(wǎng)狀或板狀。滲碳體是碳鋼中主要的強化相,它的形態(tài)和分布對鋼的性能有很大影響。同時(shí),滲碳體在一定條件下會(huì )發(fā)生分解,形成石墨狀的自由碳。

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