铁素体

铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体,常用符号F表示。具有体心立方晶格,其溶碳能力很低,常温下仅能溶解为0.0008%的碳,在727℃时最大的溶碳能力为0.02%。 称为铁素体或α固溶体,用α或F表示,α常用在相图标注中,F在行文中常用。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。

铁素体基本信息

中文名称 铁素体 外文名称 ferrite

纯铁素体组织具有良好的塑性和韧性,但强度和硬度都很低;冷加工硬化缓慢,可以承受较大减面率拉拔,但成品钢丝抗拉强度很难超过1200MPa。由于铁素体含碳量很低,其性能与纯铁相似,塑性、韧性很好,伸长率δ=45%~50%。强度、硬度较低,σb≈250MPa,而HBS=80。

纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,以符号F表示。由于α-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%,在室温时溶碳量约为0.0008%。因此其性能几乎和纯铁相同,其机械性能如下:

抗拉强度 180-280MN/平方米

屈服强度 100-170MN/平方米

延伸率 30--50%

断面收缩率 70--80%

冲击韧性 160-200J/平方厘米

硬度 HB 50-80

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。

(铁素体的居里点为770℃)

铁素体造价信息

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从组织形貌及织构强弱上分析压缩样品中心与边缘应变量的差异,并探讨这种形变不均匀性对铁素体超细化过程及再结晶过程的影响。研究表明,低碳钢在A3~Ar3之间大应变可实现铁素体的超细化。观察到A3以上大应变后的淬水组织中心区也存在一些等轴铁素体。根据铁素体的等轴状,以及从形变可提高奥氏体自由能的角度考虑,因此认为A3以上可形变诱导出铁素体。

铁素体晶界圆滑,晶内很少见孪晶或滑移线,颜色浅绿、发亮,深腐蚀后发暗。钢中铁素体以片状、块状、针状和网状存在。

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δ-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δ固溶体,用δ表示,在1394℃以上存在,

在1495℃时溶碳量最大。碳的质量分数为0.09%。

铁素体常见问题

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铁素体文献

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铁素体不锈钢 铁素体不锈钢在机械设备上应用的广泛性仅次于奥氏体不锈钢。 这类钢的特 点是: 在室温下其显微组织为铁素体,它具有强烈的磁性,不能用淬火方法使 之硬化 ; 与奥氏体钢相比, 铁素体不锈钢的导热系数较大, 比电阻小、膨胀系数 也较小 ; 对氯化物应力腐蚀开裂不敏感, 另外,由于含有较高的铬和钼, 故耐点 蚀、耐缝隙腐蚀性能良好 ; 在成分上不含贵重元素镍,故价格较为低廉。 铁素体不锈钢的一个共性问题是: 焊接接头的冲击韧性低、脆性倾向大等 缺点,从而大大限制了它的应用。 为了克服这些缺点, 近些年来已研制并生产出 了一系列碳氮含量极低 (C+N<0.015%) 的高纯高铬铁素体不锈钢。 它们具有较好 的塑性与焊接性能,并且有很好的抗应力腐蚀开裂性能及良好的抗晶间腐蚀性能。 1. 铁素体不锈钢的耐腐蚀性能 铁素体不锈钢对晶间腐蚀的敏感性较高。 普通的铁素体不锈钢的抗点腐蚀性 能和

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铁素体是指铁和其它元素形成的体心立方晶格结构的固溶体。铁素体不锈钢则是指含有大于12%的铬在α铁中的间隙固溶体。其中还含有相当低的碳和铁素体形成元素,如Al、Mo等,

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传统的铁素体/马氏体钢的工作温度最高只能达到550~600 ℃,氧化物弥散强化(OxideDispersion St rengthened ,ODS) 铁素体钢能将工作温度提高到700 ℃。稳定的纳米氧化物颗粒赋予了材料优异的高温蠕变性能。ODS 铁素体钢具有BCC 晶体结构,在200dpa 的中子辐照条件下仍有非常低的辐照肿胀率。此外,ODS 铁素体钢还具有优异的抗氧化和抗腐蚀性。因此,ODS 铁素体钢可用于快反应堆和国际第Ⅳ代高级反应堆中的包层材料,第一壁材料及高温结构件。ODS 铁素体钢的开发对提高反应堆的热效率、减少环境污染、保证反应堆的安全性和长寿命运行具有重要意义。

合金元素( Fe 、Cr 、Ti 、W、Ta 、C) 满足低活化的要求。Cr含量的确定要综合考虑延性、断裂韧性和耐腐蚀性。W添加的目的是通过固溶强化提高高温强度。同时添加Ti和Y2O3有利于获得纳米尺度的氧化物颗粒,这大大提高了蠕变性能。ODS铁素体钢的制备用得最多的是热挤压工艺:首先在高纯Ar气氛中利用机械合金化(MA)将Y2O3颗粒均匀分散在基体中,然后将合金粉末密闭在低碳钢管中并在1150℃进行热挤压。热挤压后的母管进行多道次的冷轧,在每道次冷轧之间进行中间热处理,最终热处理后得到薄壁的包层管。

ODS 铁素体钢制备的关键有两个:一是获得均匀分布的纳米氧化物颗粒和适量的残余α2Fe ,从而提高蠕变性能;二是热挤压工艺制备薄壁包层管的工艺及改变拉长晶粒形貌以消除材料的各向异性。重点分析Y2O3 颗粒的溶解/ 析出、残余α2Fe 的形成、薄壁包层管制备工程中的中间热处理和改变拉长晶粒形貌的方法 。

晶界铁素体概述

仿晶界铁素体:Grain Boundary Allotriomorphs 过冷奥氏体在冷却冷却过程中在原奥氏体晶界形成的先共析铁素体。晶界原子排列紊乱、能量高,被认为是铁素体优先的形核地点。一般认为,在固态相变中先共析铁素体首先在晶界上形成。在碳素钢、低碳微合金钢和多数合金钢的奥氏体的等温度反应中,首先析出的是晶界铁素体。其对钢的淬透性和机械性有重要影响,同时晶界铁素体与晶内铁素体的竞争对于形成晶内铁素体也很重要。吴开明和成林等对低碳钢中在铁素体相变温度区间反应一定时间的而形成的晶界铁素体的三维形态进行了重建。图一为在晶棱形成的晶界铁素体的三维形态,图二为在晶界面上形成的铁素体的三维形态。

含铬大于14%的低碳铬不锈钢,含铬大于27%的任何含碳量的铬不锈钢,以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素的不锈钢,化学成分中形成铁素体的元素占绝对优势,基体组织为铁素。这类钢在淬火(固溶)状态下的组织为铁素体,退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。

属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等 。

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