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渗碳体

渗碳体(cementite)是铁与碳形成的金属化合物,其化学式为Fe3C。渗碳体的含碳量为ωc=6.69%,熔点为1227℃。其晶格为复杂的正交晶格,硬度很高HBW=800,塑性、韧性几乎为零,脆性很大。

在铁碳合金中有不同形态的渗碳体,其数量、形态与分布对铁碳合金的性能有直接影响。 分为一次渗碳体(从液体相中结晶出)、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;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:Fe3C→3Fe+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:Fe3C→3Fe + C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意义。

初生渗碳体 :在铁-碳合金平衡结晶过程中,具有过共晶成分的合金(过共晶白口铸铁)的液相合金冷却到液相线以下时析出的渗碳体说霉榆称为初生渗碳体。

共晶渗碳体 :在莱氏体组织中,点条状渗碳体均匀分布在奥氏体基体上,这种渗碳体称为共晶渗碳体。

先共析相及先共析渗碳体:具有亚共析和过共析成分的合金,在发生共析转变前,总是随着温度的降低,先析出构成共析转变产物的某一料体相,先析出的相叫先共析相,如亚共析钢中的先共析铁素体和过共析钢中的先共析渗碳体。由于形成条件不同,先共析相的形态有块状、网状和魏氏组织三大类。

共析渗碳体 :珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。

二次渗碳体 :在铁-碳合金平衡结晶过程中,具有共析成分(含碳量)以上的合金(过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁)在缓冷到一定程度时,奥氏体中的含碳量达到饱和,继续降温就会沿奥氏体晶界析出渗碳体,在显微组织上呈网状分布。这种由奥氏体中析出的渗碳体叫二次渗碳体。

三次渗碳体:工业纯铁在平衡冷却至碳在铁中的劝担舟享固溶线(Fe-C平衡图PQ线)以下时,碳在铁素体中的溶解度达到饱和,温度再下降,将从铁素体中析出三次渗碳体。三次渗碳体是从铁素体晶界上析出,由于数量很少,一般沿铁素船鸦芝汗体晶界呈断续片状分布。

自由渗碳体 :是指那些游离于珠光体(共析组织)或莱氏体(共晶组织)等机械混合物(组织)之外的而作为一种独立的相存在的渗碳体,如先共析渗碳体、初生渗碳体等。

钢中渗碳体以各种形态存在,外形和成分有很大差异。一次渗碳体多在树枝晶间处析出,呈块状,角部不尖锐;共晶渗碳体呈骨骼状,破碎后呈多角形块状;二次渗碳体多在晶界处或晶内,可能是带状、网状或针状;共析渗碳体呈片状,退火、回火后呈球状或粒状。在金相图谱中抹枣碑渗碳体白亮,退火状态呈珠光色。一次渗碳体和破碎的共晶渗碳体只有在莱氏体钢丝,如9Cr18、Cr12、Cr12MoV和W18Cr4V中才能见到,只要热判润拔加工工艺得当,冷拉鸦弃巴用盘条中的一次渗碳体块度应较小、无尖角,共晶碳化物应破碎成小块、角部要圆滑,否则根本无法拉拔,渗碳体带轻度棱角的盘条,可以通过正火后球化退火+轻度(Q020%)拉拔+高温再结晶退火的方法加以挽救。带状和网状渗碳体也是拉丝用盘条中不应出现的组织,这两种组织提高钢的脆性,不利于钢丝加工成形,显著降低成品钢丝的切削性能和淬火均匀性,对网状2.5级的盘条可用正火的方法改善网状,一般来说钢丝经冷拉-退火两次以上循环,网状可降低0.5-1级。

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