1、 職業教育材料成型與控制技術專業教學資源庫金屬材料與熱處理課程鐵碳合金的基本組織主講教師：張 琳西安航空職業技術學院鐵碳合金的基本組織鐵和碳形成的合金在液態時可以無限互溶；在固態時由于含碳量和溫度的不同，碳可以溶于鐵中形成固溶體，也可以與鐵形成金屬化合物，或者形固溶體與金屬化合物組成的機械混合物。因此，鐵碳合金固態時的基本組織有以下幾種：一、鐵素體鐵素體是碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體，用符號F表示。鐵素體仍保持-Fe的體心立方晶格，而碳原子處于-Fe的的晶格間隙中。由于體心立方晶格的間隙小，因此其溶解碳量極微。碳在-Fe中的最大溶碳量只有0.0218%（727），室溫時的溶解度只有0.00

2、08%，因此鐵素體室溫時的性能與純鐵相似，強度、硬度低，塑性和韌性好。顯微鏡下觀察，鐵素體呈灰色并有明顯大小不一的顆粒形狀, 晶界曲折，如圖1示。圖1 鐵素體的顯微組織二、奧氏體奧氏體是碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體, 用符號A表示。奧氏體仍保持-Fe的面心立方晶格,碳原子也處于-Fe的的晶格間隙中。由于面心立方晶格的間隙較大，因此溶碳能力也較大。碳在-Fe中的最大溶碳量為2.11%（1148）。奧氏體是鐵碳合金高溫固態時的單相組織，強度、硬度較低，但具有很好的塑性和韌性，所以生產中常將工件加熱到具有奧氏體組織的溫度進行鍛造。奧氏體的顯微組織與鐵素體的顯微組織相似，呈多邊形晶粒，但晶界較鐵素

3、體平直，如圖2所示。圖2 奧氏體的顯微組織三、滲碳體滲碳體是鐵和碳形成的一種具有復雜晶格的金屬化合物，用化學式Fe3C表示。滲碳體是鋼和鑄鐵中常見的固相。滲碳體的含碳量為6.69%，硬度很高（約1000HV），但極脆，塑性、韌性幾乎為零。滲碳體在鐵碳合金中常以片狀、球狀、網狀等形式與其他相共存，它是鋼中的主要強化相，其形狀、大小、數量和分布對鋼的性能有很大影響。滲碳體在一定的條件下，能分解成單質鐵和單質石墨：Fe3C3 Fe+G（石墨）。這一特性是對鑄鐵進行石墨化的依據。四、珠光體珠光體是鐵碳合金在727發生共析轉變的產物，是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，用符號P表示。珠光體的平均含碳量為

4、0.77%，在727以下溫度范圍內存在，性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度比鐵素體高，脆性比滲碳體低，具有較好的綜合力學性能，它是鋼的主要組織。顯微鏡觀察，珠光體呈層片狀特征，表面具有珍珠光澤，因此得名，如圖3所示。圖3 珠光體的顯微組織五、萊氏體萊氏體是含碳量為4.3%的鐵碳合金在1148發生共晶轉變的產物，是由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物，用符號Ld表示，又叫作高溫萊氏體，如圖4所示。具有萊氏體組織的合金繼續冷卻到727時，其中的奧氏體發生共析轉變生成珠光體，故室溫時的組織是由珠光體和滲碳體組成的機械混合物，叫作低溫萊氏體（又叫變態萊氏體），用符號Ld表示。無論是高溫萊氏體還是低溫萊氏體，由于其基體相都為滲碳體，因此硬