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铁素体（碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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铁素体

本词条是多义词，共2个义项

碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体

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。

基本信息

中文名	铁素体
外文名	ferrite
硬度	HB 50—80
性能	具有良好的塑性和韧性
学科	冶金
特点	具有体心立方晶格
符号表示	F
含义	碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体

收起

形态成分

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%。

主要性能

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℃）

应用研究

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。

不锈钢

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。

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