渗碳体
一次渗碳体二次渗碳体三次渗碳体形貌特征
一次渗碳体二次渗碳体三次渗碳体形貌特征
一次渗碳体、二次渗碳体和三次渗碳体是渗碳过程中生成的不同结构形貌的碳化物层。
一次渗碳体的形貌特征：
1. 从表面向内部逐渐增加的碳浓度；
2. 形成渗碳带，渗碳带厚度一般在几十微米到几百微米之间；
3. 渗碳带与基体金属之间存在明显的界面。
二次渗碳体的形貌特征：
1. 由一次渗碳体中的主要碳化物颗粒再度渗碳形成；
2. 碳化物颗粒形状多样，常见的有棒状、板状、碟状等；
3. 渗碳层厚度较一次渗碳体薄，一般在几微米到十几微米之间；
4. 渗碳带与基体金属之间的界面较为清晰。
三次渗碳体的形貌特征：
1. 由二次渗碳体中的碳化物颗粒再度渗碳形成；
2. 碳化物颗粒形状更加细小，呈颗粒状或者纳米颗粒状；
3. 渗碳层厚度一般在几微米以下；
4. 渗碳带与基体金属之间的界面更加模糊，形成混合层。
渗碳体的力学性能
2 铁素体（F）： 碳溶于α-Fe所形成的间隙固溶体，其结构为体心
温下的溶解度仅为0.0008%，是一种软而韧的相。
3 奥氏体（A）： 碳溶于γ-Fe所形成的间隙固溶体，结构为面心立方晶
格。在1148℃时有最大的溶解度2.11%，在727 ℃时
其溶碳量下降到0.77%。也是一种软而韧的相。
4 渗碳体（Fe3C）: 是一种硬而脆的相。
T= t1 t1~t2
1 2
结晶情况
没有结晶
开始结晶 继续结晶
组织
L体
L+A L A
3
T=t2
t2~t3 T=t3
结晶结束
组织不变 A0.77
727℃
A体
A体 P体
F+Fe3C
T＜ t3
组织基本不变
P体
常温下组织全部是P体的钢叫共析钢。 共析钢的WC=0.77%
2 wc=0.45%钢的结晶（亚共析钢） 温度
后快速冷却以得到马氏体（M）组织的热处理工艺。 M体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。其硬度随钢中碳含量 的增加而增加。
2 目的：获得M体组织，提高钢的硬
度和耐磨性，为最终热处理
A
A+F
做准备。
F+P
A + Fe3CⅡ
P+ Fe3CⅡ AC1
（四）钢的回火
回火：淬火后的钢件再加热到AC1 点以下的某一温度，
δ
Wc
§5 碳素钢
W c≤2.11%的铁碳合金，并含有Si、Mn、S、P等杂质元素。
ψ
HBS
一 常存元素对钢性能的影响
σb
1 碳（C）： C
HB
δ ψ
ak
亚共析钢中：C 过共析钢中: C
共析渗碳体
共析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。
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。
1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。
加工工艺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。
铁素体奥氏体渗碳体珠光体马氏体
铁素体奥氏体渗碳体珠光体马氏体【知识文章】探索金属微观结构：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和马氏体1. 引言金属的微观结构是决定该金属性能和性质的关键因素之一。
在金属材料中，铁和其合金是应用最广泛的金属之一。
铁的微观结构包括铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和马氏体等不同相。
在本文中，我们将探索这些微观结构，并讨论它们对金属材料性能的影响。
2. 铁素体铁素体是铁和碳在一定温度下的稳定相。
它具有面心立方结构，并且碳的溶解度相对较低，通常不超过0.02％。
铁素体具有良好的韧性和可塑性，但它的硬度和强度较低。
在许多应用中，需要对铁素体进行热处理，以提高其硬度和强度。
3. 奥氏体奥氏体是铁和碳在高温下的稳定相。
它具有面心立方结构，并且碳的溶解度相对较高，可达到2.11％。
奥氏体具有良好的塑性和可塑性，但它的硬度和强度相对较低。
奥氏体的材料通常需要通过淬火等方法进行热处理，以获得更高的硬度和强度。
4. 渗碳体渗碳体是一种在铁素体中形成的碳化物相。
它具有高硬度和高强度，同时保持了一定的韧性。
渗碳体的形成通常通过在高温下将钢件浸泡在碳含量较高的环境中，以实现碳的扩散。
渗碳体可以显著提高材料的耐磨性和抗腐蚀性能，因此在制造机械零件和工具等领域中得到广泛应用。
5. 珠光体珠光体是一种在铁素体中形成的细小的球状结构相。
它由铁和少量的碳组成，通常在0.02％以下。
珠光体具有高强度和较高的韧性，因此在一些高强度要求的应用中得到广泛应用。
珠光体的形成主要通过在适当温度下快速冷却铁素体来实现。
6. 马氏体马氏体是一种在快速冷却过程中形成的细小的板状结构相。
它具有高硬度和高强度，但韧性相对较低。
马氏体的形成通常通过在高温下将奥氏体淬火到室温，使其发生相变而形成。
马氏体的形成可以显著提高材料的硬度和强度，因此在刀具、弹簧和汽车零件等领域中得到广泛应用。
7. 深入理解微观结构的意义金属的微观结构对其性能和性质具有重要影响。
不同的微观结构可以使金属材料具有不同的硬度、强度、韧性和可塑性等特性。
渗碳知识详解
热处理之渗碳体定义（GB/T5611-1998）渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。
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）。
分子结构渗碳体的分子式为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。
特点它的含碳量为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。
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。
渗碳体定义
渗碳体定义渗碳体是指碳在固溶体中的扩散形成的一种微观结构。
渗碳体广泛存在于各种金属材料中，如钢、铁、铜等，具有重要的工程应用价值。
本文将从渗碳体的定义、形成机理、性质特点、应用领域等方面进行阐述。
一、渗碳体的定义渗碳体是指碳原子在固溶体中的扩散形成的一种微观结构。
渗碳体是由于碳原子在固溶体中的扩散而形成的，其形成过程可以分为两个阶段：渗碳和析出。
渗碳是指碳原子从气体或液体中渗入到固溶体中的过程，析出是指在固溶体中过饱和时，碳原子聚集起来形成的固态化合物。
二、渗碳体的形成机理渗碳体的形成机理主要是由于碳原子在固溶体中的扩散。
碳原子在固溶体中的扩散是一个复杂的过程，其速率受到多种因素的影响，如温度、时间、固溶体组成等。
在固溶体中，碳原子会随着温度的升高而不断扩散，当其浓度达到一定值时，就会发生析出反应，形成渗碳体。
渗碳体的形成还受到固溶体中其他元素的影响，如铬、钼等元素可以抑制渗碳体的形成，而钴、镍等元素则可以促进渗碳体的形成。
三、渗碳体的性质特点渗碳体具有一些特殊的性质特点，主要表现在以下几个方面：1. 高硬度：渗碳体的硬度通常比固溶体高出数倍，这是由于渗碳体中的碳原子与金属原子形成了化学键，使得渗碳体的结构更加紧密，硬度更高。
2. 耐磨性好：渗碳体的硬度高，因此具有较好的耐磨性能，广泛应用于制造高强度、高耐磨的机械零部件。
3. 耐腐蚀性好：渗碳体中的碳原子可以与金属原子形成一种稳定的化合物，使得渗碳体具有较好的耐腐蚀性能，可用于制造耐蚀、耐热的零部件。
4. 韧性差：渗碳体的硬度高，但韧性较差，容易产生裂纹和断裂，因此在制造过程中需要考虑到渗碳体的韧性问题。
四、渗碳体的应用领域渗碳体具有广泛的应用领域，主要用于制造高强度、高耐磨、耐腐蚀、耐热的机械零部件。
具体应用领域包括：1. 制造轴承、齿轮、传动链等机械传动部件，以提高其耐磨性和耐久性。
2. 制造刀具、钻头、锯片等切削工具，以提高其硬度和耐磨性。
铁素体奥氏体渗碳体珠光体马氏体
深入探讨金属学中的重要概念一、介绍在金属学中，铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和马氏体是极为重要的概念，它们对于金属材料的性能和应用有着重要的影响。
本文将深入探讨这些概念，并对其进行全面评估，以便读者能够更好地理解它们。
二、铁素体铁素体是指铁和碳组成的固溶体，是一种具有面心立方结构的金属组织。
在铁碳合金中，当温度高于A3点时，铁的组织结构为铁素体。
铁素体的性质稳定，具有较好的塑性和韧性，是一些重要金属材料的基本组织形式。
三、奥氏体奥氏体是另一种铁碳合金的组织形式，其结构为面心立方。
当温度低于A1点时，铁的组织结构为奥氏体。
奥氏体具有较高的硬度和强度，但塑性和韧性较差。
在一些要求高强度的金属材料中，奥氏体是重要的组织形式。
四、渗碳体渗碳体是指在铁素体或奥氏体内部溶解了一定量的碳，形成固溶体的金相。
渗碳体的形成可以显著提高金属材料的硬度和强度，但会降低其塑性和韧性。
在热处理过程中，渗碳体的形成可以有效改善金属材料的性能。
五、珠光体珠光体是一种由铁素体和渗碳体相互交替排列形成的组织形式，具有条纹状的外观。
珠光体在金属材料中起着重要的强化作用，可以显著提高材料的硬度和强度。
在一些对耐磨性要求较高的金属制品中，珠光体是重要的组织形式。
六、马氏体马氏体是一种在金属材料中由奥氏体或铁素体经过相变而形成的组织形式，具有高硬度和弹性，是一些高强度金属材料的重要组织形式。
马氏体的形成可以显著提高金属材料的强度和耐磨性。
七、总结与回顾通过对铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和马氏体的全面评估，我们可以更好地理解这些重要的金属学概念。
铁素体和奥氏体是金属材料的两种基本组织形式，渗碳体、珠光体和马氏体则是在热处理过程中形成的重要组织形式，它们对于金属材料的性能和应用有着重要的影响。
八、个人观点与理解在我看来，对于金属学中的这些重要概念，我们需要深入学习和理解其形成的原理、性质和应用，这对于提高金属材料的设计、加工和应用水平具有重要意义。
共晶渗碳体
计算
如含碳量3%的铁碳合金中的共晶渗碳体的量的计算，用杠杆定律计算： 1、莱氏体中共晶渗碳体量=（4.30-2.11）/（6.69-2.11）=2.19/4.58=0.478=47.8% 2、3%的铁碳合金中的莱氏体量=（3.0-2.11）/(4.30-2.11)=0.89/2.19=0.4064=40.64% 3、3%的铁碳合金中的共晶渗碳体量=0.478x0.4064=0.194=19.4% 即共晶渗碳体量为19.4%。 上式可以简化（3.0-2.11）/（6.69-3.0）=0.89/4.85=0.194=19.4%。 也可以得出共晶渗碳体量 。
总结
1.可锻铸铁白口组织中，随含硅量的增加，强制固溶于共晶渗碳体中的硅量增加，使共晶渗碳体的晶格参数、 晶胞体积增加、位错密度增加。
2.可锻铸铁白口组织中，硅在珠光体和共晶渗碳体界面处富集，少量硅进入共晶渗碳体中。 3.硅削弱了渗碳体中键的结合强度，降低了渗碳体的稳定性，显著改善了石墨化的热力学及动力学条件 。
共晶渗碳体
液析形式
01 基本介绍
03 计算 05 总结
目录
02 区别 04 影响
共晶渗碳体属于一次渗碳体，也是液析形式。共晶渗碳体是由液态铁碳合金中直接结晶出来的，是莱氏体 （含碳量4.3%）中的渗碳体；由于液体原子活动能力强，故共晶渗碳体常以树枝状形态生长，而且比较粗大；由 于形成共晶渗碳体的液态合金碳含量较高（4.3%）故合金中共晶渗碳体的量大。
硅对固态石墨化的作用机理应包括两个方面。一是退火前硅对可锻铸铁白口组织显微结构及渗碳体稳定性的 影响；二是硅在石墨化退火过程中的行为。采用了X-射线衍射仪、透射电镜等检测手段，着重研究了上述第一方 面的问题，即硅对白口组织中渗碳体点阵参数、晶胞体积及晶体缺陷的影响，从热力学和动力学两个方面讨论了 硅对渗碳体石墨化的影响，以加深和拓展硅在固态石墨化作用中机理的认识 。
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共析反应： Le（γ+Fe3C） → Le’（P+Fe3C）
亚共晶白口铁的平衡结晶过程
单相液体的冷却
匀晶反应： L→ γ相
共晶反应：剩余L→Le（γ+Fe3C）
先共晶γ相不断析出Fe3CⅡ，共晶γ相
析出Fe3CⅡ（由先共晶奥氏体中析出 的二次渗碳体依附在共晶渗碳体上难 以分辨）
共析反应： Le（γ+Fe3C） → Le’（P+Fe3C） 先共晶γ相 → P 室温组织： Le’（P+Fe3C） + P
三：特点
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。
过共晶白口铁的平衡结晶过程
单相液体的冷却
匀晶反应： L→ Fe3C相 共晶反应：剩余L→Le（γ+Fe3C）
共晶γ相析出Fe3CI,以条状形态生长
共析反应： Le（γ+Fe3C） → Le’（P+Fe3C） 室温组织： Le’（P+Fe3C） + Fe3C
过共析钢的平衡结晶过程
单相液体的冷却 L相→ γ相
γ单相固溶体（奥氏体）的冷却
γ相中析出二次渗碳体（Fe3CⅡ）
共析转变： γ相→（ α+Fe3C），存在
Fe3CⅡ
共晶白口铁的平衡结晶过程
单相液体的冷却
共晶反应：L→Le（γ+Fe3C）
共晶中的γ相不断析出Fe3CⅡ（依附
在共晶渗碳体上不能分辨）
四：分类及形态
一次渗碳体（从液体相中析出）其呈白色条带状分布在莱氏体之间。 二次渗碳体（从奥氏体中析出），沿奥氏体晶界网状分布。沿原始奥氏 体晶界析出且呈网状分布，从而勾划出奥氏体晶界，故成网状的二次渗 碳体。当奥氏体转变成珠光体后，二次渗碳体便呈连续网状分布在珠光 体的边界上。 三次渗碳体（从铁素体中析出），其分布在铁素体晶界上，但因量少、 极分散，一般看不到。 共晶渗碳体是由液态铁碳合金中直接结晶出来的；由于液体原子活动能 力强，故共晶渗碳体常以树枝状形态生长，而且比较粗大；由于形成共 晶渗碳体的液态合金碳含量较高（4.3%)，故合金中共晶渗碳体的量大。 共析渗碳体是由固态下（奥氏体中）形成的；以比较细小的片状形式存 在；由于形成共析渗碳体的合金的碳含量较低（0.77%），故共析渗碳 体的量少。
渗碳体
一：定义
渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定
平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳 化物。 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）。
二：分子结构
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。
工业纯铁的平衡结晶过程
冷却过程中匀晶反应：L相→δ相→γ相→α相 → α相中沿晶界析出片状Fe3CⅢ
共析钢的平衡结晶过程
单相液体的冷却
匀晶反应L相中析出γ相（பைடு நூலகம்氏体A）
γ单相固溶体的冷却
γ相发生共析反应生成珠光体P，其中 的渗碳体称为共析渗碳体；温度继续 降低，从铁素体中析出少量三次渗碳 体与共析渗碳体长在一起无法辨认。