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奥氏体的晶体结构优化

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:奥氏体为面心立方结构,碳、氮等间隙原子均位于奥氏体晶胞八面体间隙的中心,即面心立方晶胞的中心或棱边的中点,如图3-2a所示。实际上,碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11%,原子百分比为10%,即每2.5个晶胞才有一个碳原子。这是由于γ-Fe的八面体间隙的半径仅为0.052nm,比碳原子的半径0.086nm小[3],碳原子溶入将使八面体发生较大的膨胀,产生畸变。所以,合金奥氏体的点阵常数还与合金元素含量以及合金元素原子和铁原子的半径差等因素有关。

奥氏体的晶体结构优化

奥氏体为面心立方结构,碳、氮等间隙原子均位于奥氏体晶胞八面体间隙的中心,即面心立方晶胞的中心或棱边的中点,如图3-2a所示。假如每一个八面体的中心各容纳一个碳原子,则碳的最大溶解度应为50%(摩尔分数),相当于质量分数约为20%。实际上,碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11%(质量分数),原子百分比为10%,即每2.5个晶胞才有一个碳原子。这是由于γ-Fe的八面体间隙的半径仅为0.052nm,比碳原子的半径0.086nm小[3],碳原子溶入将使八面体发生较大的膨胀,产生畸变。溶入越多,畸变越大,晶格将不稳定,因此不是所有八面体的间隙中心都能溶入一个碳原子,其溶解度是有限的。碳原子溶入奥氏体中,使奥氏体晶格点阵发生均匀对等的膨胀,点阵常数随着含碳量的增加而增大,如图3-2b所示。

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图3-2 碳原子在晶胞中的可能位置和对晶格常数的影响(www.xing528.com)

大多数合金元素,如Mn、Cr、Ni、Co、Si等在γ-Fe中取代Fe原子的位置而形成置换固溶体。替换原子在奥氏体中的溶解度各不相同,有的可无限溶解,有的溶解度甚微。少数元素,如硼仅存在于晶体缺陷处,如晶界、位错等处,它们的存在也会引起晶格畸变和点阵常数变化。所以,合金奥氏体的点阵常数还与合金元素含量以及合金元素原子和铁原子的半径差等因素有关。

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