基本介紹
- 中文名：滲碳體
- 外文名：cementite
- 分子式：Fe3C
- 結構：間隙化合物
- 含碳量：6.69 %
- 熔點：1227 ℃
- 弱鐵磁性：230 ℃
理化特性,形成過程,加工工藝,
理化特性
滲碳體的分子式為 Fe3C ，它是一種具有複雜晶格結構的間隙化合物。它的含碳量為6.69%；熔點為1227℃左右；不發生同素異晶轉變；但有磁性轉變，它在230℃以下具有弱鐵磁性，而在230℃以上則失去鐵磁性；其硬度很高（相當於HB800），而塑性和衝擊韌性幾乎等於零，脆性極大。
滲碳體不易受硝酸酒精溶液的腐蝕，在顯微鏡下呈白亮色，但受鹼性苦味酸鈉的腐蝕，在顯微鏡下呈黑色。滲碳體的顯微組織形態很多，在鋼和鑄鐵中與其他相共存時呈片狀、粒狀、網狀或板狀。
滲碳體是碳鋼中主要的強化相，它的形狀與分布對鋼的性能有很大的影響。同時Fe3C又是一種介（亞）穩定相，在一定條件下會發生分解：Fe3C→3Fe+C，所分解出的單質碳為石墨。
滲碳體（Fe3C或Cm）：滲碳體是鐵和碳形成的金屬化合物，含碳量為6.67%（有些書上為6.69%），具有複雜的斜方晶體結構，熔點為1227℃。在鋼中，滲碳體以不同形態和大小的晶體出現在組織中，對鋼的力學性能影響很大。 經3%～5%硝酸酒精溶液侵蝕後呈白亮色,若用苦味酸鈉溶液熱侵蝕，則被染成黑褐色，而鐵素體仍為白色，由此可區別開鐵素體和滲碳體。滲碳體的硬度很高，達到HB800以上，脆性很大，強度和塑性很差。經過不同的熱處理，滲碳體可以成片狀、粒狀或斷續網狀。在一定條件下（如高溫長期停留或緩慢冷卻），滲碳體可以分解而形成石墨狀的自由碳：Fe3C→3Fe + C(石墨)。這一過程對於鑄鐵和石墨鋼具有重要意義。
形成過程
初生滲碳體 ：在鐵一碳合金平衡結晶過程中，具有過共晶成分的合金（過共晶白口鑄鐵）的液相合金冷卻到液相線以下時析出的滲碳體稱為初生滲碳體。
共晶滲碳體 ：在萊氏體組織中，點條狀滲碳體均勻分布在奧氏體基體上，這種滲碳體稱為共晶滲碳體。
先共析相及先共析滲碳體：具有亞共析和過共析成分的合金，在發生共析轉變前，總是隨著溫度的降低，先析出構成共析轉變產物的某一相，先析出的相叫先共析相，如亞共析鋼中的先共析鐵素體和過共析鋼中的先共析滲碳體。由於形成條件不同，先共析相的形態有塊狀、網狀和魏氏組織三大類。
共析滲碳體 ：珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。
二次滲碳體 ：在鐵－碳合金平衡結晶過程中，具有共析成分（含碳量）以上的合金（過共析鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵）在緩冷到一定程度時，奧氏體中的含碳量達到飽和，繼續降溫就會沿奧氏體晶界析出滲碳體，在顯微組織上呈網狀分布。這種由奧氏體中析出的滲碳體叫二次滲碳體。
三次滲碳體：工業純鐵在平衡冷卻至碳在鐵中的固溶線（Fe-C平衡圖PQ線）以下時，碳在鐵素體中的溶解度達到飽和，溫度再下降，將從鐵素體中析出三次滲碳體。三次滲碳體是從鐵素體晶界上析出，由於數量很少，一般沿鐵素體晶界呈斷續片狀分布。
自由滲碳體 ：是指那些游離於珠光體（共析組織）或萊氏體（共晶組織）等機械混合物（組織）之外的而作為一種獨立的相存在的滲碳體，如先共析滲碳體、初生滲碳體等。
加工工藝
鋼中滲碳體以各種形態存在，外形和成分有很大差異。一次滲碳體多在樹枝晶間處析出，呈塊狀，角部不尖銳；共晶滲碳體呈骨骼狀，破碎後呈多角形塊狀；二次滲碳體多在晶界處或晶內，可能是帶狀、網狀或針狀；共析滲碳體呈片狀，退火、回火後呈球狀或粒狀。在金相圖譜中滲碳體白亮，退火狀態呈珠光色。一次滲碳體和破碎的共晶滲碳體只有在萊氏體鋼絲，如9Cr18、Cr12、Cr12MoV和W18Cr4V中才能見到，只要熱加工工藝得當，冷拉用盤條中的一次滲碳體塊度應較小、無尖角，共晶碳化物應破碎成小塊、角部要圓滑，否則根本無法拉拔，滲碳體帶輕度稜角的盤條，可以通過正火後球化退火+輕度（Q020%）拉拔+高溫再結晶退火的方法加以挽救。帶狀和網狀滲碳體也是拉絲用盤條中不應出現的組織，這兩種組織提高鋼的脆性，不利於鋼絲加工成形，顯著降低成品鋼絲的切削性能和淬火均勻性，對網狀2.5級的盤條可用正火的方法改善網狀，一般來說鋼絲經冷拉-退火兩次以上循環，網狀可降低0.5-1級。
