铁碳合金的组织特性

在铁碳合金中，铁和碳的结合方式是在液态时，铁和碳可以无限互溶，在固态时碳能溶解于铁的晶格中，形成间隙固溶体；当碳含量超过固溶体的溶解度时，则出现化合物。此外，还可以形成由固溶体和化合物的混合物。现将在固态下出现的5种基本组织分述如下。

（1）铁素体

碳溶解在α-Fe中形成的固溶体叫作铁素体，通常用F表示。它仍保持α-Fe的体心立方结构。α-Fe溶解碳的能力很小，随温度的不同而不同。在温度为600℃时的溶解度仅有0.008%，在温度为727℃时的溶解度最大达0.0218%。

铁素体碳含量很少，与工业纯铁相似，韧性很好，断后伸长率A＝45%～50%；其强度和硬度均不高，Rm≈250MPa，HB≈80。铁素体的显微组织如图4.1所示，晶粒在显微镜下显示出边界比较平缓的多边形特征。在显微镜下观察铁素体为均匀明亮的多边形晶粒。铁素体组织适于压力加工。

图4.1　铁素体的显微组织

（2）奥氏体

碳溶解在γ-Fe中形成的固溶体叫作奥氏体，通常用A表示。它仍保持γ-Fe的面心立方结构。γ-Fe溶解碳的能力比α-Fe大，在温度为1148℃时的溶解度最大达2.11%。当温度降低时，其溶解度也降低，在温度为727℃时，溶解度为0.77%。

稳定的奥氏体在钢内存在的最低温度是727℃。奥氏体的硬度不是很高（HB＝160～200），塑性却很好，是绝大多数钢种在高温进行压力加工时所要求的组织。在显微镜下观察，奥氏体晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直（见图4.2）。(www.xing528.com)

图4.2　奥氏体的显微组织

（3）渗碳体。

铁与碳形成稳定的化合物Fe3C叫作渗碳体。它的碳含量为6.69%，具有复杂的晶格形式，与铁的晶格截然不同，故其性能与铁素体差别很大。

渗碳体的硬度很高（HB＞800），而塑性极差，几乎为零，是一个硬而脆的组织。渗碳体在钢中与其他组织共存时其形态可能呈片状、网状或粒状等，由于它在钢中分布的形态的不同，故对机械性能有很大的影响。渗碳体在一定条件下可以分解成铁和石墨，这在铸铁中有重要的意义。

（4）珠光体

铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫作珠光体，通常用P表示。由于珠光体是由硬的珠光体片和软的铁素体片相间组成的混合物，故其机械性能介于渗碳体和铁素体之间。它的强度较好（Rm≈750MPa），HBW约为180。

（5）莱氏体

由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物叫作莱氏体，用L表示。它只在高温（727℃以上）下存在。在温度为727℃以下时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物，用L＇d表示。莱氏体的机械性能和渗碳体相似，硬度很高（HB＞700），但塑性极差。