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渗碳体发表评论(0)编辑词条

  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。[1] 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)。
  中 文 名:渗碳体
  外 文 名:cementite
  分 子 式:Fe3C
  结    构:间隙化合物
  含 碳 量:6.69 %
  熔    点:1227 ℃
  弱铁磁性:230 ℃
    

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1理化特性编辑本段回目录


  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。
  

2形成过程编辑本段回目录


  初生渗碳体 :在铁一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称为初生渗碳体。
  共晶渗碳体 :在莱氏体组织中,点条状奥氏体均匀分布在渗碳体基体上,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。

(图)渗碳体渗碳体


  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。
  

3加工工艺编辑本段回目录

  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,只要热加工工艺得当,冷拉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。[2]

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