【正文】 氏體中的奧氏體又發(fā)生共析轉(zhuǎn)變變成珠光體 。 這個(gè)共晶體命名為高溫萊氏體 ， 代號(hào)為 Ld。 當(dāng) wc=％ ， 溫度為 1148℃ 時(shí)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變 。 珠光體和滲碳體以相間片層形式機(jī)械混合在一起 ， 見 圖 57。 這種機(jī)械混合物的共析體命名為珠光體 。 這種兩相的機(jī)械混合物稱為共析體 。 三 、鐵碳合金中的基本組織 在鐵碳合金中 ， 當(dāng) wc=％ ， 溫度在 727℃ 時(shí) ，會(huì)產(chǎn)生共析轉(zhuǎn)變 。 在室溫下 ， 鐵碳合金中最重要的相是鐵素體和滲碳體 。 此外 ， 鐵碳合金在液態(tài)時(shí)成為液相 ， 代號(hào)是 L。 它是碳固溶到 δFe中形成的一種間隙固溶體高溫相 ，在 1495℃ 時(shí)有最大的溶解度為 Wc≈％ 。 使鑄鐵由白口變成灰口 ， 成為有用的工程材料 （ 詳見鑄鐵一章 ） 。 否則會(huì)降低鋼的力學(xué)性能 。 強(qiáng)度 、 塑性 、 硬度都很低 。 它是 FeC合金中游離存在的碳 ， 代號(hào) G。 滲碳體也是鋼鐵材料在室溫下的重要相 。 可視為是一種組元 。 其晶體結(jié)構(gòu)見 圖 216。 它是鐵與碳形成的間隙化合物 。是熱變形加工所需要的相。碳原子在 ?Fe晶格間隙中的可能位置，見 圖 53。所以碳原子在 ?Fe中的溶解度大于在 ?Fe中的溶解度。面心立方的 ?Fe雖然總間隙為 26％，小于 ?Fe。代號(hào)為 A或 ? 。 鐵素體是鋼鐵材料在室溫室時(shí)的重要相 ， 常作為基體相存在 。碳原子在 ?Fe晶格間隙中的可能位置見 圖 52。 室溫時(shí)溶解度Wc≤％ ≈0。 雖然 ?Fe的體心立方晶格總空隙度較大 （ 32％ ） ， 但是每個(gè)具體的空隙直徑都不大 ，僅有 ， 遠(yuǎn)小于碳原子的直徑 （ ） 。 鐵與碳相互作用形成的主要 相 有以下幾種： ：鐵素體是碳原子固溶到 ?Fe中形成的間隙固溶體 。 二 、 鐵碳合金中的相 鐵碳合金的組元 Fe與 C相互作用可以形成幾種很重要的相 。 正因?yàn)?Fe具有這種同素異晶轉(zhuǎn)變才使得鋼也存在多種固體相變 。 認(rèn)為 912℃ 的同素異晶轉(zhuǎn)變是由 ?Fe轉(zhuǎn)變成 ?Fe。 在不是專門研究材料磁性時(shí) ， 同時(shí)體心立方結(jié)構(gòu)的 ?Fe和 ?Fe可不加以區(qū)分統(tǒng)稱為 ?Fe。 由 。 使Fe由順磁性變成鐵磁性 ， 使透磁率增加數(shù)萬倍 。 它不是同素異晶轉(zhuǎn)變 ， 因?yàn)闆]有晶格類型的變化 。 當(dāng)繼續(xù)冷卻到 769℃ 時(shí)出現(xiàn)第四個(gè)平臺(tái) 。 當(dāng)繼續(xù)冷卻到 912℃ 時(shí)出現(xiàn)第三個(gè)平臺(tái) ， 這是 Fe的第二次同素異晶轉(zhuǎn)變 。 這是 Fe在固態(tài)下第一次同素異晶轉(zhuǎn)變 。結(jié)晶后是體心立方晶格 ?Fe。 圖 51是鐵的冷卻曲線 。 由于同素異晶轉(zhuǎn)變時(shí)也有潛熱釋放 ， 所以 ， 在金屬冷卻曲線上也會(huì)以一個(gè)平臺(tái)形式表現(xiàn)出來 。 由于晶格類型不同 ， 其原子排列的致密度也不同 。 但是 ， 它是 在固態(tài)下進(jìn)行 的晶格類型的轉(zhuǎn)變 ， 有別于液態(tài)金屬的凝固結(jié)晶 ， 也有別于變形金屬再固態(tài)下的 再 結(jié)晶 。 所謂 同素異晶轉(zhuǎn)變 是指金屬在結(jié)晶成固態(tài)之后繼續(xù)冷卻的過程中晶格類型隨溫度下降而發(fā)生變化的現(xiàn)象 ， 也稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 。 第一節(jié) 鐵碳合金中的相與基本組織 一 、 Fe的同素異晶轉(zhuǎn)變及晶格結(jié)構(gòu) Fe是元素周期表中第 26號(hào)元素 ， 相對(duì)分子質(zhì)量 5 體積質(zhì)量 、 熔點(diǎn) 1538℃ 。 它是一個(gè)比較復(fù)雜的相圖 ， 是由多種基本類型相圖組成 。 百余年來隨著技術(shù)的進(jìn)步世界各國的金屬學(xué)工作者對(duì)這張相圖進(jìn)行了越來越精確的測(cè)定 。第五章 鐵碳合金相圖及碳素鋼 鋼鐵材料是鐵碳合金系中具有 實(shí)用 價(jià)值 的部分 ，是目前人類社會(huì)中應(yīng)用最為廣泛的工程材料 。反映鐵碳合金的化學(xué)成分 、 相 、 組織與溫度關(guān)系的相圖已經(jīng)誕生一百多年 。 形成了目前通用的圖樣 。 本課將較詳細(xì)介紹鐵碳相圖中具有實(shí)用價(jià)值的部分的 FeFe3C相圖 ， 并介紹與此相圖相對(duì)應(yīng)的 、工業(yè)用量頗大的碳素鋼 。 Fe具有同素異晶轉(zhuǎn)變現(xiàn)象 。 同素異晶轉(zhuǎn)變也是通過成核長(zhǎng)大的過程來完成原子重新排列的 ， 也是一種結(jié)晶過程 ， 也有結(jié)晶潛熱產(chǎn)生 。 因此 ， 同素異晶轉(zhuǎn)變也被稱為 重 結(jié)晶 ， 是一種固態(tài)相變 。 因此 ，在同素異晶轉(zhuǎn)變時(shí) ， 會(huì)引起宏觀體積的變化和內(nèi)應(yīng)力的增加 。 只是比結(jié)晶平臺(tái)小些 。 從冷卻曲線上可見到第一個(gè) 1538℃ 的平臺(tái)是鐵的結(jié)晶溫度 。 當(dāng)溫度降到 1394℃ 出現(xiàn)第二個(gè)平臺(tái) 。 轉(zhuǎn)變成為面心立方的 ?Fe。 變成體心立方的 ?Fe。 這個(gè)平臺(tái)對(duì)應(yīng)的溫度稱為居里點(diǎn) 。 只是Fe原子的外層電子排列的變化引起 Fe的磁性狀態(tài)的改變 。 晶格類型雖然仍是體心立方 ， 但是晶格常數(shù)減小了 。 這種具有鐵磁性的體心立方晶格的鐵稱為 ?Fe。 我們?cè)谶@里主要是討論鐵碳合金的力學(xué)性能 ， 可以不必區(qū)分 ?Fe和 ?Fe。 鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變可簡(jiǎn)單的記作： ? Fe←→ ?Fe←→ ?Fe。 這正是鋼可以進(jìn)行各種 熱處理的基礎(chǔ) 。 碳在 FeC合金中的存在形式主要有三種：固溶到鐵晶格間隙中的固溶碳 、 與 Fe形成間隙化合物的化合碳 、 游離在 FeC合金中的游離碳 。 代號(hào)為 F或 ?。 所以 ， 碳在 ? Fe中的溶解度很小 。 最大溶解度在 727℃ ， Wc≈％ 。 鐵素體是一種強(qiáng)度不高但是塑性很好的相 ， 見 表 51。 ：它是碳原子固溶到 ?Fe中所形成的間隙固溶體。它存于 727℃ 以上。但是，具體間隙的直徑卻較大，最大的直徑是。在 727℃ 時(shí)，wc＝ ％最大溶解度在 1148℃ 時(shí)， wc≈％。奧氏體是一種強(qiáng)度不高塑性很好的高溫相。一般情況奧氏體不存在于室溫。 分子式是Fe3C。 有固定的 Wc＝ ％ ， 熔點(diǎn)為 1227℃ 。 滲碳體是具有高硬度 、 高脆性 、 低強(qiáng)度和低塑性的相見表 51。常作為鋼的第二相彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化相 。 它以簡(jiǎn)單六方晶格結(jié)構(gòu)存在 。 在鋼中通常是不允許它存在 。 但是在鑄鐵材料中為了增加鑄鐵的切削加工性和降低鑄鐵的脆性并能保證一定的強(qiáng)度和韌性 ， 常采用一些工藝措施使大多數(shù)的化合碳轉(zhuǎn)變成游離碳的石墨 。 還有 ， 在 1394℃ 以上有一個(gè) δ鐵素體相 。 但是在我們所討論的范圍內(nèi)一般用不到這個(gè)相 。 上述這些相 ， 在 FeC合金中的顯微組織中均被稱為 相 組成物 。 它們?cè)阡撹F材料中既可一獨(dú)立存在 ，也可以以機(jī)械混合物形式組成一些基本組織 。 所 共析轉(zhuǎn)變 是指在某 一 恒定溫度時(shí) ， 一定成分的固相又重新結(jié)晶成 兩 個(gè)不同的機(jī)械混合物 。 鐵碳合金中的共析轉(zhuǎn)變是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ％ 的奧氏體在 727℃ 時(shí)發(fā)生重結(jié)晶 ，形成鐵素體和滲碳體的兩相機(jī)械混合物 。 代號(hào)為 P鐵碳合金中的共析轉(zhuǎn)變可以表示為 ←→（ F+Fe3C） ≡P。 其力學(xué)性能見表51。 ←→ （ A+Fe3C） ≡Ld即碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ％ 鐵碳合金液相結(jié)晶時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了奧氏體和滲碳體機(jī)械混合物的共晶體 。 高溫萊氏體是存在于 727℃ 以上的一種基本組織 。 這是的萊氏體就變成由 P和Fe3C組成 。 另外 ， 各個(gè)相若是獨(dú)立存在于鐵碳合金中 ， 也都可以看作是單相的基本組織 。 第二節(jié) 鐵碳合金相圖 鐵碳合金相圖對(duì)于了解鋼鐵材料平衡狀態(tài)下的組織和性能有重要意義 。 一 、 FeC相圖與 FeFe3C相圖 鐵和碳兩個(gè)組元不僅能形成各種固溶體相而且可以產(chǎn)生一系列的化合物 。 這樣一來 ， FeC二元合金相圖就可以看成是由 FeFe3C ；Fe3CFe2C； Fe2CFeC； FeCC四個(gè)二元相圖組成 ， 見圖 54。 因此 ， FeC合金相圖實(shí)際上只有 FeFe3C相圖是我們討論的對(duì)象 ， 見 圖 55。 二 、 對(duì) FeFe3C相圖的分析 ㈠ 相圖中的主要 點(diǎn) 相圖中各個(gè)點(diǎn)的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 、 溫度值及各個(gè)點(diǎn)的含義 ， 見 表 52。 溫度高于此線鐵碳合金均是液相 。 從液相直接結(jié)晶出來的 Fe3C稱為一次滲碳體 ， 標(biāo)記為 Fe3CⅠ 。