金属学与热处理 固态下的同素异晶转变与液态结晶一样,也是形核与长大的过程,为了与液态结晶相 区别,将这种固态下的相变结晶过程称为重结晶。图3,2为纯铁重结晶后所得到的组织示 意图。其中图3.2(a)为结晶后形成的δ-Fe晶粒,图3.2(b)表示通过重结晶后(44转变)由δ-Fe 晶粒转变成的y-Fe晶粒,图32(c)为最后又经过一次重结晶(3转变)后的a-Fe晶粒。a-Fe 的晶核大小显然与yFe晶粒大小有关,当然也与A3转变的条件有关。由此可见,铁的多 晶型转变具有很大的实际意义,它是钢的合金化和热处理的基础 应当指出,α-Fe在770℃还将发生磁性转变,即由高温的顺磁性状态转变为低温的铁 磁性状态。通常把这种磁性转变称为A2转变,把磁性转变温度称为铁的居里点。在发生磁 性转变时,铁的晶格类型不变,所以磁性转变不属于相变 (a)初生的δ-Fe晶粒(b)重结晶后的y-Fe晶粒c)A3转变后的a-Fe晶粒 图32纯铁结晶后的组织 2.铁素体与奥氏体 铁素体是碳溶于a-Fe中的间隙固溶体,为体心立方晶格,常用符号F或a表示。奥氏 体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体,为面心立方晶格,常用符号A或γ表示。铁素体和奥 氏体是铁碳相图中两个十分重要的基本相。 铁素体的溶碳能力比奥氏体小得多。根据测定,奥氏体的最大溶碳量为2.11%(在温度 为1148℃时),而铁素体的最大溶碳量仅为00218%(在温度为727℃时),在室温下的溶碳 能力更低,一般在0.008%以下。 面心立方晶格比体心立方晶格具有较大的致密度,而奥氏体比铁素体具有较大的溶碳 能力的原因是与晶体结构中的间隙尺寸有关。根据测量和计算,y-Fe的晶格常数(950℃时) 为0.36563nm,其八面体间隙半径为0.535nm,和碳原子半径0.77nm比较接近,所以碳在 奥氏体中的溶解度较大。α-Fe在20℃时的晶格常数为0.28663nm,碳原子通常溶于八面体 间隙中,而八面体的间隙半径只有001862nm,远小于碳的原子半径,所以碳在铁素体中 的溶解度很小。 碳溶于体心立方晶格δ-Fe中的间隙固溶体称为δ铁素体,以δ表示,于1495℃时的最 大溶碳量为0.09% 铁素体的性能与纯铁基本相同,居里点也是770℃。奥氏体的塑性很好,且具有顺磁性。 3.纯铁的性能与应用 一般所谓的纯铁,总含有微量的碳,而微量的碳对铁的力学性能影响却相当大。因此, 纯铁的力学性能因其纯度和晶粒大小的不同而差别很大,其大致范围如下: 屈服强度a2:98MPa~166MPa 抗拉强度σ:176MPa~274MPa·54· 金属学与热处理 ·54· 固态下的同素异晶转变与液态结晶一样，也是形核与长大的过程，为了与液态结晶相 区别，将这种固态下的相变结晶过程称为重结晶。图 3.2 为纯铁重结晶后所得到的组织示 意图。其中图 3.2(a)为结晶后形成的δ -Fe 晶粒，图 3.2(b)表示通过重结晶后(A4 转变)由δ -Fe 晶粒转变成的 γ -Fe 晶粒，图 3.2(c)为最后又经过一次重结晶(A3 转变)后的α -Fe 晶粒。α -Fe 的晶核大小显然与 γ -Fe 晶粒大小有关，当然也与 A3 转变的条件有关。由此可见，铁的多 晶型转变具有很大的实际意义，它是钢的合金化和热处理的基础。 应当指出，α -Fe 在 770℃还将发生磁性转变，即由高温的顺磁性状态转变为低温的铁 磁性状态。通常把这种磁性转变称为 A2 转变，把磁性转变温度称为铁的居里点。在发生磁 性转变时，铁的晶格类型不变，所以磁性转变不属于相变。 (a)初生的 δ -Fe 晶粒 (b)重结晶后的 γ -Fe 晶粒 (c)A3转变后的 α -Fe 晶粒 图 3.2 纯铁结晶后的组织 2. 铁素体与奥氏体 铁素体是碳溶于α -Fe 中的间隙固溶体，为体心立方晶格，常用符号 F 或α 表示。奥氏 体是碳溶于 γ -Fe 中的间隙固溶体，为面心立方晶格，常用符号 A 或 γ 表示。铁素体和奥 氏体是铁碳相图中两个十分重要的基本相。 铁素体的溶碳能力比奥氏体小得多。根据测定，奥氏体的最大溶碳量为 2.11%(在温度 为 1148℃时)，而铁素体的最大溶碳量仅为 0.0218%(在温度为 727℃时)，在室温下的溶碳 能力更低，一般在 0.008%以下。 面心立方晶格比体心立方晶格具有较大的致密度，而奥氏体比铁素体具有较大的溶碳 能力的原因是与晶体结构中的间隙尺寸有关。根据测量和计算，γ -Fe 的晶格常数(950℃时) 为 0.36563nm，其八面体间隙半径为 0.535nm，和碳原子半径 0.77nm 比较接近，所以碳在 奥氏体中的溶解度较大。α -Fe 在 20℃时的晶格常数为 0.28663nm，碳原子通常溶于八面体 间隙中，而八面体的间隙半径只有 0.01862nm，远小于碳的原子半径，所以碳在铁素体中 的溶解度很小。 碳溶于体心立方晶格δ -Fe 中的间隙固溶体称为δ 铁素体，以δ 表示，于 1495℃时的最 大溶碳量为 0.09%。 铁素体的性能与纯铁基本相同，居里点也是 770℃。奥氏体的塑性很好，且具有顺磁性。 3. 纯铁的性能与应用 一般所谓的纯铁，总含有微量的碳，而微量的碳对铁的力学性能影响却相当大。因此， 纯铁的力学性能因其纯度和晶粒大小的不同而差别很大，其大致范围如下： 屈服强度σ 0.2 ：98MPa～166MPa 抗拉强度σ b ：176MPa～274MPa