基本介紹
- 中文名：自由鐵素體
- 外文名：ferrite
- 符號：F
- 特點：具有體心立方晶格
- 含義：碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體
- 學科：冶金
形態成分,主要性能,套用研究,鐵素體不鏽鋼,
簡介
自由鐵素體，即α-Fe和以它為基礎的固溶體，具有體心立方點陣。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體。具有體心立方晶格，其溶碳能力很低，常溫下僅能溶解為0.0008%的碳，在727℃時最大的溶碳能力為0.02%。稱為鐵素體或α固溶體，用α或F表示，α常用在相圖示注中，F在行文中常用。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體。
形態成分
鐵素體晶界圓滑，晶內很少見孿晶或滑移線，顏色淺綠、發亮，深腐蝕後發暗。鋼中鐵素體以片狀、塊狀、針狀和網狀存在。
這部分鐵素體稱為先共析鐵素體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態，如等軸形、沿晶形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱軋（正火）和退火組織中，鐵素體是主要組成相；鐵素體的成分和組織對鋼的工藝性能有重要影響，在某些場合下對鋼的使用性能也有影響。
碳溶入δ-Fe中形成間隙固溶體，呈體心立方晶格結構，因存在的溫度較高，故稱高溫鐵素體或δ固溶體，用δ表示，在1394℃以上存在，
在1495℃時溶碳量最大。碳的質量分數為0.09%。
主要性能
純鐵素體組織具有良好的塑性和韌性，但強度和硬度都很低；冷加工硬化緩慢，可以承受較大減面率拉拔，但成品鋼絲抗拉強度很難超過1200MPa。由於鐵素體含碳量很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，伸長率δ=45%～50%。強度、硬度較低，σb≈250MPa，而HBS=80。
純鐵在912℃以下為具有體心立方晶格。碳溶於α-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號F表示。由於α-Fe是體心立方晶格結構，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時溶碳量最大，可達0.0218%,隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600℃時溶碳量約為0.0057%，在室溫時溶碳量約為0.0008%。因此其性能幾乎和純鐵相同，其機械性能如下：
抗拉強度：180—280MN/平方米
屈服強度：100—170MN/平方米
延伸率：30--50%
斷面收縮率：70--80%
衝擊韌性：160—200J/平方厘米
硬度：HB 50—80
由此可見，鐵素體的強度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。
鐵素體的顯微組織與純鐵相同，呈明亮的多邊形晶粒組織，有時由於各晶粒位向不同，受腐蝕程度略有差異，因而稍顯明暗不同。
鐵素體在770℃以下具有鐵磁性，在770℃以上則失去鐵磁性。
（鐵素體的居里點為770℃）
套用研究
鐵素體不鏽鋼
在使用狀態下以鐵素體組織為主的不鏽鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳，有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等元素，這類鋼具導熱係數大，膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點，多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。 這類鋼存在塑性差、焊後塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的套用。爐外精煉技術（AOD或VOD）的套用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛套用。
