灰铁基体组织

1、珠光体 pearlite珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。得名自其珍珠般（pearl-like）的光泽。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量为c=0.77%。在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。 珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉强度为750 900MPa,180 280HBS,伸长率为20 25%,冲击功为24 32J

2、.力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好b=770MPa,180HBS,=20%35%,AKU=2432J)。 经2-4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以观察到不同特征的珠光体组织.当放大倍数较高时可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体;当放大倍数较低时,珠光体中的渗碳体只能看到一条黑线;而当放大倍数继续降低或珠光体变细时,珠光体的层片状结构就不能分辨了,此时珠光体呈黑色的一团。 图为光学显微镜200倍下薄壁铸件基体.经3%硝酸酒精溶液浸蚀.可见磷共晶体,片状石墨,珠光体及少量铁素体。铁素体(ferrite，缩写：FN，用F表示)

3、 即-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同， 先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。 碳溶入-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或固溶体，用表示，存在的范围小，一般很少见到。 碳溶入-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，称为铁素体或固溶

4、体，用或F表示，常用在相图标注中，F在行文中常用。 室温下的铁素体的机械性能和纯铁相近。纯铁在912以下为具有体心立方晶格（注1）的-Fe。碳溶于-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于-Fe是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727时溶碳量最大，可达0.0218,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600时溶碳量约为0.0057，在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180280MN/平方米 屈服强度 100170MN/平方米 延伸率 30-50 断面收缩率 70-80 冲击韧性 160200J/平方厘米 硬度 HB 5080

5、 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 铁素体的显微组织与纯铁相同，呈明亮的多边形晶粒组织，有时由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差异，因而稍显明暗不同。 铁素体在770以下具有铁磁性，在770以上则失去铁磁性。中文名称：托氏体 英文名称：troostite 其他名称：回火托氏体(tempered martensite) 定义：马氏体在回火时形成的，实际上是铁素体基体内分布着极其细小的碳化物(或渗碳体)球状颗粒，在光学显微镜下高倍放大也分辨不出其内部构造，只看到其总体是一片黑的复相组织。 托氏体(troostite) 托氏体也是铁素体与片状渗碳体的机械混合物。 在光学金相

6、显微镜下已无法分辨片层的极细珠光体。 托氏体也译做屈氏体，属于珠光体的一种。于350500形成，片层极薄，只有在电子显微镜下才可以分辨出其铁素体和渗碳体的片层结构。中文名称：马氏体 英文名称：martensite 定义：对固态的铁基合金(钢铁及其他铁基合金)以及非铁金属及合金而言，是无扩散的共格切变型相转变，即马氏体转变的产物。就铁基合金而言，是过冷奥氏体发生无扩散的共格切变型相转变即马氏体转变所形成的产物。铁基合金中常见的马氏体，就其本质而言，是碳和(或)合金元素在铁中的过饱和固溶体。就铁-碳二元合金而言，是碳在铁中的过饱和固溶体。马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。

7、最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。英文名称：austenite 奥氏体晶体结构：面心立方（fcc） 字母代号：A、 定 义：碳在Fe中形成的间隙固溶体 命名：为纪念英国冶金学家罗伯茨-奥斯汀(18431902)对金属科学中

8、的贡献而命名。 微观表述：Fe为面心立方晶体，其最大空隙为0.51×108cm，略小于碳原子半径，因而它的溶碳能力比Fe大，在1148时，Fe最大溶碳量为2.11%，随着温度下降，溶碳能力逐渐减小，在727时其溶碳量为0.77%。 性能特点：奥氏体是一种塑性很好，强度较低的固溶体，具有一定韧性。不具有铁磁性。因此，分辨奥氏体不锈钢刀具(常见的188型不锈钢）的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。 古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。 另外，奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可以容纳更多的碳。碳溶解在铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。奥氏体是一般钢在高温下

9、的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。例如，加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。渗碳体（cementite）铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。 分为一次渗碳体（从液体相中析出）、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）。分子结构渗碳体的分子式为 Fe3C ，它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。 它的含碳量为 6.69 ；熔点为 1227 左右

10、；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在 230 以下具有弱铁磁性，而在 230 以上则失去铁磁性；其硬度很高（相当于 HB800 ），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。 渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。特点它的含碳量为6.69；熔点为1227左右；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在230以下具有弱铁磁性，而在230以

11、上则失去铁磁性；其硬度很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。 渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时Fe3C又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解：Fe3C3Fe+C，所分解出的单质碳为石墨。 渗碳体（Fe3C或Cm）：渗碳体是铁和碳形成的金属化合物，含碳量为6.67%（有些书上为6.69%），具有复杂的斜方晶体结构，熔点为1227。在钢中，渗碳体以不同形态

12、和大小的晶体出现在组织中，对钢的力学性能影响很大。 经3%5%硝酸酒精溶液侵蚀后呈白亮色, 若用苦味酸钠溶液热侵蚀，则被染成黑褐色，而铁素体仍为白色，由此可区别开铁素体和渗碳体。渗碳体的硬度很高，达到HB800以上，脆性很大，强度和塑性很差。经过不同的热处理，渗碳体可以成片状、粒状或断续网状。在一定条件下（如高温长期停留或缓慢冷却），渗碳体可以分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C3Fe + C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意义。分类及形态：一次渗碳体（从液体相中析出）其呈白色条带状分布在莱氏体之间； 二次渗碳体（从奥氏体中析出），沿奥氏体晶界网状分布。沿原始奥氏体晶界析出且呈网状分布

13、，从而勾划出奥氏体晶界，故成网状的二次渗碳体。当奥氏体转变成珠光体后，二次渗碳体便呈连续网状分布在珠光体的边界上。三次渗碳体（从铁素体中析出），其分布在铁素体晶界上，但因量少、极分散，一般看不到。 共晶渗碳体是由液态铁碳合金中直接结晶出来的；由于液体原子活动能力强，故共晶渗碳体常以树枝状形态生长，而且比较粗大；由于形成共晶渗碳体的液态合金碳含量较高（4.3%),故合金中共晶渗碳体的量大。共析渗碳体是由固态下（奥氏体中）形成的；以比较细小的片状形式存在；由于形成共析渗碳体的合金的碳含量较低（0.77%），故共析渗碳体的量少中文名称：贝氏体 英文名称：bainite 定义：钢在奥氏体化后被过冷到珠

14、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。 应用学科：机械工程（一级学科）；机械工程(2)_热处理（二级学科）；机械工程(2)一般热处理名词（三级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 30年代初，美国人E·C·Bain发现低合金钢在中温等温下可获得一种高温转变及低温转变相异的组织，后来人们称之为贝氏体。 该组织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。

15、 贝氏体等温淬火：是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260400）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺，有时也叫等温淬火。一般保温时间为3060min。 贝氏体;贝茵体;bainite 又称贝茵体。钢中相形态之一。钢过冷奥氏体的中温(Ms550)转变产物，-Fe和Fe3C 的复相组织。用符号B表示。贝氏体转变温度介于珠光体转变与马氏体转变之间。在贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上贝氏体(up bai-nite)（350550），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（Ms350）。其冲击韧性较好

16、。为提高韧性，生产上应通过热处理控制获得下贝氏体。 上贝氏体由许多从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续的，短杆状的渗碳体组成。下贝氏体由含碳过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细的碳化物组成。下贝氏体的特征当过冷奥氏体的温度下降到350至230范围时，所形成的产物叫下贝氏体典型的下贝氏体是由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。 下贝氏体的空间形态呈双凸透镜状，与试样磨面相交呈片状或针状；在光学显微镜下当转变量不多时，下贝氏体呈黑色针状或竹叶状，针与针之间呈一定角度。在电子显微镜下可以观察到下贝氏体中碳化物的形态，它们细小、弥散，呈粒状或短条状

17、，没着与铁素体长轴成55-65度角取向平行排列。贝氏体 550350范围内形成的贝氏体称为上，金相组织呈羽毛状，脆性，硬度较高。500倍光学显微镜下基本能够识别清楚。 上贝氏体多呈羽毛状特征，光镜下分辨不清楚铁素体与渗碳体两相，渗碳体分布在铁素体条之间，碳含量低时，碳化物沿条间呈不连续的粒状或链珠状分布，碳含量高时，碳化物呈杆状甚至连续状分布。电镜下:条状铁素体大致平行，铁素体条间分布与铁素体轴相平行的细条状渗碳体，铁素体条内有较高的位错密度，为一束大致平行的自奥氏体晶界长入奥氏体晶内的铁素体。魏氏体 工业上将先共析的片(针)状铁素体或片(针)状碳化物加珠光体组织称魏氏组织，用W表示。前者称-Fe魏氏组织，后者称碳化物魏氏组织: 亚共析钢 (1)一次魏氏组织F：从奥氏体中直接析出片状(截面呈针状)分布的F称一次魏氏组织F。 (2)二次魏氏组织F：从原奥氏体晶界上首先析出网状F，再从网状F上长出的片状F称二次魏氏组织F。 两者往往连在一起组成一个整体，人为分为两种