工程材料铁碳合金的基本概念

n 纯铁在室温下是体心立方晶格成为阿尔法铁。

纯铁加热至910°C时由阿尔法铁转化为伽马铁，面心立方结构，继续加热至1390°C时转化为德尔塔铁，为体心立方结构，整个过程称为相变。

n 铁素体：α铁和以他为基础的固溶体，具有体心立方结构。

碳溶于δ铁中形成间隙固溶体，称为高温铁素体或者δ固溶体，存在范围小，很少见；碳溶于α铁形成α固溶体，称为铁素体或α固溶体；室温下形成的铁素体，即α固溶体机械性能与纯铁相近。

铁素体强度，硬度不高，但是有良好的塑性与韧性，在770°C下具有磁性。

n 渗碳体：铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型化合物。

分为一次渗碳体（从液相中析出），二次渗碳体（从奥氏体中析出），和三次渗碳体（从铁素体中析出）。

渗碳体（Fe3C）具有复杂晶格结构的间隙化合物。

含碳量为6.69%；熔点为1227°C，硬度很高，塑性和冲击韧性几乎为0，脆性极大。

故渗碳体为碳钢中的主要强化相，同时为一种亚稳定相，在一定条件下容易分解为纯铁和石墨。

n 奥氏体：面心立方，碳在伽马铁中形成的间隙固溶体。

塑性很好，强度较低，具有一定韧性，无磁性，一般在高温下存在。

n 马氏体：体心立方，碳溶于阿尔法铁的过饱和固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转化成的亚稳定相，其比容大于珠光体，奥氏体等组织，是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。

中高碳钢中加速冷却可以得到这种组织，高强度硬度。

n 珠光体：碳溶于γ铁中形成的间隙固溶体，即奥氏体发生共析转变所形成的铁素体雨渗碳体的共析体。

含碳量为0.77%。

其中铁素体占88%，渗碳体占12%。

力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性韧性较好。

n 莱氏体：莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。

当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。

在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。

因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。

分为高温莱氏体和低温莱氏体两种。

奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，用符号Ld或（A+Fe3C）表示。

由于其中的奥氏体属高温组织，因此高温莱氏体仅存于727℃以上。

高温莱氏体冷却到727℃以下时，将转变为珠光体和渗碳体机械混合物（P+Fe3C）,称低温莱氏体，用Ld'表示。

莱氏体含碳量为4.3%。

由于莱氏体中含有的渗碳体较多，故性能与渗碳体相近，即极为硬脆。

n 贝氏体：钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温度区间(所谓“贝氏体转变温度区间”)转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织，即贝氏体转变的产物。

具有较高的强韧性配合。

在硬度相同的情况下贝氏体组织的耐磨性明显优于马氏体，因此在钢铁材料中基体组织获得贝氏体是人们追求的目标。

贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上贝氏体（350℃～550℃），其外观形貌似羽毛状，也称羽毛状贝氏体。

冲击韧性较差，生产上应力求避免。

在贝氏体转变温度下端偏低温度区域转变产物叫下贝氏体（Ms～350℃）。

其冲击韧性较好。

为提高韧性，生产上应通过热处理控制获得下贝氏体。