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鐵素體（碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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鐵素體

本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)

碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體

鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號(hào)F表示。具有體心立方晶格，其溶碳能力很低，常溫下僅能溶解為0.0008%的碳，在727℃時(shí)最大的溶碳能力為0.02%。稱(chēng)為鐵素體或α固溶體，用α或F表示，α常用在相圖標(biāo)注中，F(xiàn)在行文中常用。亞共析成分的奧氏體通過(guò)先共析析出形成鐵素體。

基本信息

中文名	鐵素體
外文名	ferrite
硬度	HB 50—80
性能	具有良好的塑性和韌性
學(xué)科	冶金
特點(diǎn)	具有體心立方晶格
符號(hào)表示	F
含義	碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體

收起

形態(tài)成分

鐵素體晶界圓滑，晶內(nèi)很少見(jiàn)孿晶或滑移線(xiàn)，顏色淺綠、發(fā)亮，深腐蝕后發(fā)暗。鋼中鐵素體以片狀、塊狀、針狀和網(wǎng)狀存在。

這部分鐵素體稱(chēng)為先共析鐵素體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態(tài)，如等軸形、沿晶形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱軋（正火）和退火組織中，鐵素體是主要組成相；鐵素體的成分和組織對(duì)鋼的工藝性能有重要影響，在某些場(chǎng)合下對(duì)鋼的使用性能也有影響。

碳溶入δ-Fe中形成間隙固溶體，呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，因存在的溫度較高，故稱(chēng)高溫鐵素體或δ固溶體，用δ表示，在1394℃以上存在，

在1495℃時(shí)溶碳量最大。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%。

主要性能

純鐵素體組織具有良好的塑性和韌性，但強(qiáng)度和硬度都很低；冷加工硬化緩慢，可以承受較大減面率拉拔，但成品鋼絲抗拉強(qiáng)度很難超過(guò)1200MPa。由于鐵素體含碳量很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，伸長(zhǎng)率δ=45%～50%。強(qiáng)度、硬度較低，σb≈250MPa，而HBS=80。

純鐵在912℃以下為具有體心立方晶格。碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體，以符號(hào)F表示。由于α-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.0218%,隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600℃時(shí)溶碳量約為0.0057%，在室溫時(shí)溶碳量約為0.0008%。因此其性能幾乎和純鐵相同，其機(jī)械性能如下：

抗拉強(qiáng)度：180—280MN/平方米

屈服強(qiáng)度：100—170MN/平方米

延伸率：30--50%

斷面收縮率：70--80%

沖擊韌性：160—200J/平方厘米

硬度：HB 50—80

由此可見(jiàn)，鐵素體的強(qiáng)度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。

鐵素體的顯微組織與純鐵相同，呈明亮的多邊形晶粒組織，有時(shí)由于各晶粒位向不同，受腐蝕程度略有差異，因而稍顯明暗不同。

鐵素體在770℃以下具有鐵磁性，在770℃以上則失去鐵磁性。

（鐵素體的居里點(diǎn)為770℃）

應(yīng)用研究

從組織形貌及織構(gòu)強(qiáng)弱上分析壓縮樣品中心與邊緣應(yīng)變量的差異，并探討這種形變不均勻性對(duì)鐵素體超細(xì)化過(guò)程及再結(jié)晶過(guò)程的影響。研究表明，低碳鋼在A3～Ar3之間大應(yīng)變可實(shí)現(xiàn)鐵素體的超細(xì)化。觀察到A3以上大應(yīng)變后的淬水組織中心區(qū)也存在一些等軸鐵素體。根據(jù)鐵素體的等軸狀，以及從形變可提高奧氏體自由能的角度考慮，因此認(rèn)為A3以上可形變誘導(dǎo)出鐵素體。

不銹鋼

在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)鋼一般不含鎳，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等元素，這類(lèi)鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。

這類(lèi)鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（AOD或VOD）的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類(lèi)鋼獲得廣泛應(yīng)用。

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