碳素鋼是指除碳外,僅含有少量的錳、硅、硫、磷、氧、氮等元素。碳素鋼和低合金鋼大部分屬于亞共析鋼,隨著處理工藝不同,會出現(xiàn)多種不同組織,如:鐵素體、滲碳體、珠光體、魏氏組織、奧氏體、馬氏體、回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體、貝氏體等。
(一) 鐵素體
鐵素體又稱純鐵體,屬于體心立方結(jié)構(gòu),用F表示;在碳鋼中它是碳固溶于α-Fe中的固溶體,在合金鋼中則是碳和合金元素固溶于α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中溶解量是很低的,在A1溫度碳溶解量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)zui大值是0.02%。隨著溫度下降,碳的溶解度降低至0.008%。用體積分?jǐn)?shù)(4+96)HNO3+酒精溶液侵蝕能顯示鐵素體組織。在光學(xué)顯微鏡下,鐵素體呈白亮多邊形,也可呈塊狀、月牙狀、網(wǎng)絡(luò)狀等。鐵素體強(qiáng)度和硬度低,塑性和韌性好。一般硬度在100HB左右。
(二) 奧氏體
在碳鋼中,奧氏體是固溶于γ-Fe中的固溶體。在合金鋼中,奧氏體是碳和合金元素固溶于γ-Fe中的固溶體。奧氏體具有面心立方結(jié)構(gòu)。
從Fe-Fe3C平衡狀態(tài)圖可知,在碳素結(jié)構(gòu)鋼或一般低合金鋼中,奧氏體是一個高溫相,在高溫時才穩(wěn)定存在。在室溫時奧氏體將轉(zhuǎn)變成其他組織。結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)淬火后會存在殘余奧氏體,它分布在馬氏體針間隙中,不易受侵蝕,在光學(xué)顯微鏡下呈白色。
在鍛造、軋制時常要加熱到奧氏體區(qū),以提高塑性,易于加工變形。對高錳鋼和奧氏體不銹鋼而言,由于加入較多擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素導(dǎo)致其常溫凝固組織即為單相奧氏體。
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