铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体五种。
铁碳合金,是以铁和碳为组元的二元合金。铁基材料中应用最多的碳钢和铸铁,就是工业铁碳合金材料。钢铁材料适用范围广阔的原因,在于可用的成分跨度大,从近于无碳的工业纯铁铸铁,合金的相结构和微观组织都发生很大的变化;还在于可采用热加工工艺,尤其金属热处理技术,大幅度地改变成分合金的组织和性能。
铁碳合金的基本组织:
铁素体(F) 碳溶解在α-铁中的固溶体,碳含量小于等于0.02%(727℃),硬度和强度很低,但塑性和韧性良好。
奥氏体(A) 碳溶解在γ-铁中的固溶体,碳含量小于等于2%(1148℃),塑性和可锻性好,无磁性。
渗碳体(C) 铁和碳以化合物形态出现的碳化铁,熔点很高。
珠光体(P) 铁素体+渗碳体组成的混合物。
莱氏体(L) 奥氏体和渗碳体的共晶混合物。
铁碳合金状态图: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,因为含碳量大于6.69%的铁碳合金在工业上无使用价值。
铁碳合金的基本组织有五个,分别是:铁素体(Fe)、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C或Cm)、珠光体(P)、莱氏体(Ld)。
五个基本组织的相关特征:
铁素体:碳溶于α-Fe中的固溶体称为铁素体,符号为Fe,铁素体含碳量非常低,在727℃时为0.0008%,其机械性能与纯铁相似,强度和硬度不高,塑性和韧性好;
奥氏体:碳溶于γ-Fe中的固溶体称为奥氏体,符号为A,稳定的奥氏体存在温度为727℃,此时碳的溶解度为0.77%,溶解度最大为2.11%(1148℃),奥氏体的强度,硬度和塑性都很好,是大多数钢进行高温锻造或轧制时所要求的组织;
渗碳体:含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物,分子式Fe3C用符号Cm表示,硬度高,塑性差,硬而脆,钢中渗碳体数量增多,强度和硬度提高而塑性下降;
珠光体:是铁素体与渗碳体的混合物,用P表示,显微镜下渗碳体和铁素体片层相间,交替排列,在平衡条件下珠光体的含碳量为0.77%,它的强度高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体与铁素体之间;
莱氏体:高温状态下奥氏体和渗碳体的混合物,用Ld表示,其机械性能与渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。
上述五种组织中,铁素体、奥氏体和渗碳体是铁碳合金的基本相。