鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、
作者：泵 來源：閥 發布時間：2023-06-28
鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、貝氏體
現代材料可以分為四大類——金屬、高分子、陶瓷和復合材料。盡管目前高分子材料飛速發展，但金屬材料中的鋼鐵仍是目前工程技術中使用廣泛、重要的材料，那么到底是什么因素決定了鋼鐵材料的霸主地位呢。下面就為大家詳細介紹吧。
鋼鐵由鐵礦石提煉而成，來源豐富，價格低廉。鋼鐵又稱為鐵碳合金，是鐵（Fe）與碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所組成的合金。通過調節鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。
將鋼材取樣，經過打磨、拋光，后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結構中。
在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結構。常見的金相組織有下列八種：
1. 鐵素體
碳溶于α-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 屬bcc結構，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100 HB）。
在合金鋼中，則是碳和合金元素在α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1溫度，碳的大溶解量為0.0218%，但隨溫度下降的溶解度則降至0.0084%，因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現三次滲碳體。隨鋼鐵中碳含量增加，鐵素體量相對減少，珠光體量增加，此時鐵素體則是網絡狀和月牙狀。
2. 奧氏體
碳溶于γ-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結構，為高溫相，用符號A表示。
奧氏體在1148℃有大溶解度2.11%C，727℃時可固溶0.77%C；強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學性能與含碳量和晶粒大小有關，一般為170~220 HBS、 =40~50%。
TRIP鋼（變塑鋼）即是基于奧氏體塑性、柔韌性良好的基礎開發的鋼材，利用殘余奧氏體的應變誘發相變及相變誘發塑性提高了鋼板的塑性，并改善了鋼板的成形性能。碳素或合金結構鋼中的奧氏體在冷卻過程中轉變為其他相，只有在高碳鋼和滲碳鋼滲碳高溫淬火后，奧氏體才能殘留在馬氏體的間隙中存在，其金相組織由于不易受侵蝕而呈白色。
3. 珠光體
由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體，用符號P表示。其力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。
珠光體是鋼的共析轉變產物，其形態是鐵素體和滲碳體彼此相間形如指紋，呈層狀排列。按碳化物分布形態又可分為片狀珠光體和球狀珠光體二種。
（1）片狀珠光體：又可分為粗片狀、中片狀和細片狀三種。
（2）球狀珠光體：經球化退火獲得，滲碳體成球粒狀分布在鐵素體基體上；滲碳體球粒大小，取決于球化退火工藝，特別是冷卻速度。球狀珠光體可分為粗球狀、球狀、細球狀和點狀四種珠光體。
4. 滲碳體
滲碳體是碳和鐵以一定比例化合成的金屬化合物，用分子式Fe3C表示，其含碳量為6.69%，在合金中形成(Fe,M)3C。滲碳體硬而脆，塑性和沖擊韌度幾乎為零，脆性很大，硬度為800HB。在鋼鐵中常呈網絡狀、半網狀、片狀、針片狀和粒狀分布。
5. 貝氏體
是鋼的奧氏體在珠光體轉變區以下，Ms點以上的中溫區轉變的產物。貝氏體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，介于珠光體與馬氏體之間的一種組織，用符號B表示。根據形成溫度不同，分為粒狀貝氏體、上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)。
粒狀貝氏體強度較低，但具有較好的韌性；下貝氏體既具有較高的強度，又具有良好的韌性；粒狀貝氏體的韌性差。貝氏體形態多變，從形狀特征來看，可將貝氏體分為羽毛狀、針狀和粒狀三類。
（1）上貝氏體：上貝氏體特征是：條狀鐵素體大體平行排列，其間分布有與鐵素體針軸平行的細條狀（或細短桿狀）滲碳體，呈羽毛狀。
（2）下貝氏體：呈細針片狀，有一定取向，較淬火馬氏體易受侵蝕，極似回火馬氏體，在光鏡下極難區別，在電鏡下極易區分；在針狀鐵素體內沉淀有碳化物，且其排列取向與鐵素體片的長軸成55~60度角，下貝氏體內不含孿晶，有較多的位錯。
（3）粒狀貝氏體：外形相當于多邊形的鐵素體，內有許多不規則小島狀的組織。當鋼的奧氏體冷至稍高于上貝氏體形成溫度時，析出鐵素體有一部分碳原子從鐵素體并通過鐵素體/奧氏體相界遷移到奧氏體內，使奧氏體不均勻富碳，從而使奧氏體向鐵素體的轉變被抑制。這些奧氏體區域一般型如孤島，呈粒狀或長條狀，分布在鐵素體基體上，在連續冷卻過程中，根據奧氏體的成分及冷卻條件，粒貝內的奧氏體可以發生如下幾種變化。
1）全部或部分分解為鐵素體和碳化物。在電鏡下可見到彌散多向分布的粒狀、桿狀或小塊狀碳化物；
2）部分轉變為馬氏體，在光鏡下呈綜黃色；
3）仍保持富碳奧氏體。
粒狀貝氏體中的鐵素體基體上布有顆粒狀碳化物（小島組織原為富碳奧氏體，冷卻時分解為鐵素體及碳化物，或轉變為馬氏體或仍為富碳奧氏體顆粒）。羽毛狀貝氏體，基體為鐵素體，條狀碳化物于鐵素體片邊緣析出。下貝氏體，針狀鐵素體上布有小片狀碳化物，片狀碳化物于鐵素體的長軸大致是55~60度角。
