钛含量对中铬铸铁组织和性能的影响

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各种元素对铸铁组织性能的影响

各种元素对铸铁组织性能的影响各种元素对铸铁组织性能的影响1.C碳是铸铁的基本组元，在铸铁中的存在形式主要有两种，一种是以游离碳石墨的形式存在，另一种是以化合碳渗碳体的形式存在，也正是碳在铸铁中的这种存在形式可把铸铁分成许多类型可把铸铁分成许多类型,在灰铸铁中，碳的质量分数控制在2.7%-3.8%的范围内，碳主要以片状石墨形式存在，高碳灰铸铁的金相组织为铁素体和粗大的片状石墨，机械强度和硬度较低，但挠度较好；低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和细小的片状石墨，有较高的机械强度和硬度，但挠度较差。

由于灰铸铁的成分位于共晶点附近，因此具有良好的铸造性能。

对于亚共晶范围的灰铸铁，增加碳含量能提高流动性，反之，对于过共晶范围的灰铸铁，只有降低碳含量才能提高流动性。

在QT中含C量高，析出的石墨数量多，石墨球数多，球径尺寸小，圆整度增加。

提高含C量可以减小缩松体积，减小缩松面积，使铸件致密。

但是含C 量过高则降低缩松作用不明显，反而出现严重的石墨漂浮，且为保证球化所需要的残余Mg量要增多。

2.Si硅是铸铁的常存五元素之一，能减少碳在液态和固态铁中的溶解度，促进石墨的析出，因此是促进石墨化的元素，其作用为碳的1/3 左右，故增加硅量会增加石墨的数量，也会使石墨粗大；反之，减少硅量，会使石墨细小。

在灰铸铁中，硅的质量分数控制在1.1%-2.7%的范围内，一般碳硅含量低可获得较高的机械强度和硬度，但流动性稍差；反之，碳硅含量高，流动性好，机械强度和硬度较低。

当薄壁铸件出现白口时，可提高碳硅含量使之变灰；当厚壁铸件出现粗大的石墨时，应适当降低碳硅含量，并达到提高机械强度和硬度的目的。

Si 是Fe-C 合金中能够封闭ｒ区的元素，Si使共析点的含C量降低。

Si提高共析转变温度，且在QT中使铁素体增加的作用比HT要大。

HT中C、Si 都是强烈促进石墨化的元素。

提高碳当量促使石墨片变粗、数量增多，强度和硬度下降。

降低碳当量可以减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而是提高灰铸铁力学性能常采取的措施。

钛含量对Fe-Cr-C 堆焊合金显微组织的影响

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（１）先进钢铁材料增加，过多的碳原子与钛原子结合，形成ＴｉＣ碳化物，堆焊金属中与铬原子结合的碳原子变少，导致堆焊金属的显微组织由过共晶组织向亚共晶组织转移。因此，并不是钛含量越多越好。
图 4 不同钛含量的 Fe-Cr-C-Ti 合金光学显微组织 Fig.4 OM photographs of Fe-Cr-C-Ti claddings with different Titanium Contents:
基金项目：河北省科技支撑项目(09215106D) 通信联系人：杨庆祥，教授，E-mail: qxyang@
1
（１）先进钢铁材料
microstructure of Fe-Cr-C claddings consist of primary (Cr, Fe)7C3 carbides and the eutectic phases (?-Fe+(Cr, Fe)7C3). The formation and growth of the primary (Cr, Fe)7C3 carbides during solidification occur along their long axe parallel to the direction of the heat flow. With the increase of titanium content, the primary (Cr, Fe)7C3 carbides are refined. When the titanium content is 1.2 wt.%, its microstructure changes from hypereutectic form to hypoeutectic one. The thermodynamic calculation shows that MC carbide precipitates prior to M7C3 carbide from Fe-C-Cr-Ti alloy. Moreover, the lattice misfit between (110) TiC and (010) Cr7C3 is 9.257%, which indicates that TiC acting as heterogeneous nuclei of the Cr7C3 is medium effective. Therefore, M7C3 carbide can be refined significantly. Keywords: carbide; hardfacing; microstructure; nucleation.

铁水中钛含量及其还原率影响因素分析

图２铁水［Ｔ门含量与炉渣碱度的关系
钛氧化物被碳还原的温度在１１００～２４００Ｋ之间，而二氧化钛被直接还原成［Ｔｉ］的初始反应温度为１９９７Ｋ，高炉炉缸温度为１８００～２２００Ｋ。因此，钛氧化物在炉缸高温环境中的渣铁界面利于被还原为［Ｔｉ］。
３铁水中［Ｔｉ］影响因素分析
３．１铁水中［Ｔｉ］与［ＳＩ］的线性关系
研究表明，在人炉钛负荷不能显著降低的原料
条件下，高炉生产低［Ｔｉ］铁水时必须控制炉温在较
低水平。将高炉铁水［Ｔｊ］含量及［ｓｉ］含量进行统计
并做线性回归分析，结果见图１。
Ｏ．Ｏ７Ｏ．０６Ｏ．Ｏ５ｏ．０４茸Ｏ．Ｏ３Ｏ．Ｏ２Ｏ．Ｏ１
００５１
００．１０．２０．３Ｏ．４０．５０＿ｏＯ．７０．８
［］，％图１铁水中［Ｔｉ］和［Ｓ门回归分析
由图１分析可知，铁水中［Ｔｉ］含量与［ｓｉ］含量之间存在良好的线性关系，且线性关系显著，铁水中［Ｔｉ］含量随铁水中［Ｓｉ］含量的降低而降低。分析可知，要降低铁水［Ｔｉ］含量，高炉必须采取低硅低炉温操作。回归方程为：
ｌＴｉＪ／［ＴｉＯｚｊ＝ＫｌＳｉＪ／［ｍｏｚｊ。高炉炼铁过程中，钛氧化物被还原分阶段逐步进行，反应方程式及初始反应温度如下：
３ＴｉＯ２＋Ｃ＝Ｔｉ３Ｏ５＋ＣＯ。ｌ１６７．５Ｋ；
收稿日期：２０１７—０８—１４作者简介：范和华，男，１９９９年生，山东省青岛市第一中学高三在校学生。
２Ｉ’ｉ３０５＋Ｃ＝３’Ｉ’ｉ２０３＋Ｃ０，１７３７．３Ｋ；Ｔｉ２Ｏ３＋Ｃ＝２ＴｉＯ＋ＣＯ，１８９７．４Ｋ；ＴｉＯ＋Ｃ＝Ｔｉ＋ＣＯ，２３９６．８Ｋ；２ＴｉＯ２＋Ｃ＝Ｔｉ２Ｏ３＋ＣＯ，１３１８．４Ｋ；ＴｉＯ２＋Ｃ＝ＴｉＯ＋ＣＯ，ｌ５９４．２Ｋ；

赵鲁生铸铁熔炼中氮钛影响的经历 for 百铸网

铸铁成分在： W（C ）3.12%，W(Si）1.35%，W （Mn)0.71%,W(S)0.09%,W(P)0.13%
的铁水中随氮含量的增加，铸铁强度也逐步增加。
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合成铸铁的生产增碳剂必不可少，除了废钢引入的氮，
灰铁熔炼中氮，钛影响的经历
赵鲁生
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随着国内合成铸铁技术的发展，我国的铸铁熔炼工艺水平和铸铁件的材质都上了一个新台阶。对于废钢增碳工艺提高铸铁的力学性能，一般认为有三个原因： 1、减少了生铁的遗传； 2、增碳剂增加了外来石墨核心；
3、废钢和增碳剂中的氮有促进珠光体的作用。
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将该工厂一个月的化学成分分析后发现，冲天炉铁水的钛含量一般低于0.025%，而电炉铁水的钛含量在0.04-0.06%。钛含量不同是表面现象，实质问题是过多的钛和氮发生了反应，消弱了氮的作用从而影响了铸件的力学性能。从而就把钛含量作为常规元素来进行控制。
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3、应有效的控制铸铁内的氮在一个确定的范围内，一般中小铸铁件，将氮控制在60-100ppm内是合理的，对铸铁来讲，既有效又安全。
4、当氮超过上限，并产生了氮气孔时，可加入Ti、Zr、等元素来中和氮的有害影响。国内多采用加入TiFe来消除铸件的氮气孔，但是最终钛含量不要高于0.025%。钛高于0.05%时，灰铁性能肯定影响明显。而氮含量高低，以及受其他元素影响的道
理,一是受检测手段限制，
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二是理论介绍不多，实际工作中，还有异常现象，无法解释。三是从理论上说，氮含量分为溶解氮和化合氮，溶解氮能够提高强度，化合氮作用不大，而目前了解的氮含量分析是全氮含量，即包括溶解氮和化合氮。 5、灰铁熔炼从冲天炉转变为感应电炉之后，主要差别是冶金质量和微量元素含量不同。而冶金质量不同，理论解释不多，带来我们炉前操作上的新变化是增加结晶核心的各种操作和出炉前的预处理。微量元素含量不同的影响，促使我们采用合成铸铁工艺或使用高纯生铁配料。

钛和高炉铁水碳含量的关系_概述说明以及解释

钛和高炉铁水碳含量的关系概述说明以及解释1. 引言1.1 概述高炉铁水中的碳含量是钢铁生产过程中一个重要的物理参数，直接影响着钢铁材料的力学性能和物理性质。

而钛作为一种常见的合金元素，在高炉铁水中起到了关键的调节作用。

本文旨在探讨钛和高炉铁水碳含量之间的关系，进一步说明其基本特性以及对碳含量和组织结构的影响。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、钛和高炉铁水碳含量关系解释、实验数据分析与结果讨论、实际应用案例分享与讨论以及结论与展望。

在引言部分，我们将首先概述本文研究的背景和目的，明确钛和高炉铁水碳含量之间的重要性。

然后，我们将简要介绍文章后续部分内容，并阐述各部分对于整篇文章所起到的作用。

1.3 目的本文旨在深入探究钛和高炉铁水碳含量之间的关系，并通过实验数据分析及实际应用案例分享来验证该关系。

通过这些研究，我们希望能够提供钢铁生产过程中控制碳含量的方案和优化建议，并展望未来研究方向，为相关领域的科研人员和工程师提供指导和参考。

2. 钛和高炉铁水碳含量的关系解释：2.1 钛和高炉铁水的基本特性钛是一种常见的合金元素，它具有良好的化学活性和亲氧性。

在高温下，钛可以与氧、硫等元素反应形成氧化物或硫化物，在冶金行业中广泛应用于去除杂质和调整合金成分。

而高炉铁水是指通过高炉冶炼得到的熔融状态的铸造原材料，其中主要包含铁、碳等元素。

2.2 钛对高炉铁水中碳含量的影响钛在高炉冶炼过程中添加到铁水中能够显著影响其碳含量。

钛与碳反应生成二氧化碳和二氧化硫等挥发性气体，这些气体会带走部分碳从而使铁水中的碳含量降低。

此外，钛还能与其他杂质形成不溶于铁水中的化合物，并随之被剥离出废渣，进一步减少了铁水中的碳含量。

2.3 钛与高炉运行参数对钢中碳含量及组织的影响除了直接影响铁水中的碳含量外，钛还可以通过对高炉运行参数的调整来间接影响最终钢材中的碳含量和组织结构。

例如，增加钛添加量和延长冶炼时间可以进一步降低钢材中的碳含量。

各种少量-微量元素在铸铁中作用

通常很多元素在铸铁中的含量是很少的，但是会对组织和性能有很大的影响。

一些是工艺添加的，但还有一些是原材料中带入的。

这些元素中的一些元素对铸件是有益的，特别是在灰铁当中；但也有一些元素是非常有害的应该尽可能避免的。

以下表格列出了这些元素的通常来源、通常的含量范围及主要作用。

这些元素中的一些元素作为主要工艺添加元素不被包含在下列表格中。

Al铝铝脱氧废钢、孕育剂、铁合金、轻合金零部件、工艺添加最大 0.03 在薄壁铸件中超过0.005%的Al含量就会促进氢气孔的产生。

中和氮；促进渣的形成。

超过0.08%的含量就会对球型石墨不利。

可以被铈中和，同时有强烈的稳定石墨作用。

Sb锑废钢、搪瓷釉废料、轴承壳体、工艺添加最大0.02 强烈的珠光体和渗碳体促进作用。

在没有稀土元素中和的情况下，抑制球型石墨产生。

As砷生铁、废钢最大0.05 强烈的促进珠光体和碳化物，改善球型石墨形状。

Ba钡含钡孕育剂最大0.003 促进石墨形核和减少衰退，降低白口倾向和促进石墨形成。

Bi铋工艺添加，铸型涂料中含铋很少超过0.01 促进白口化和非预期石墨形态。

在含稀土元素（铈）的球体俄中能够增加石墨球数，过量的石墨球可能产生缩松问题。

B硼搪瓷釉废料、工艺添加硼铁最大0.01 超过5PPM促进铁素体形成，超过10PPM促进碳化物形成（特别在球铁中），超过20PPM促进可锻铸铁的回火效果。

Ca钙铁合金、球化剂、孕育剂最大0.01 提高球型石墨圆整度，改善石墨形核，减少白口倾向和促进石墨化。

Ce铈大部分镁合金或者以铈镧稀土合金或者其它稀土形式添加最大0.02 通常不在灰铁中使用，在球铁中主要是消除有害元素，改善石墨球圆整度。

在偏析的时候会对碳化物其稳定作用。

Cr铬合金钢、涂铬层、一些生铁、铬铁最大0.3 促进白口化和珠光体形成，增加强度。

球体中高于0.05%的含量形成碳化物偏析。

Co钴工具钢最大0.02 在铸铁中午显著影响Cu铜铜线、铜合金、废钢、工艺添加最大0.5 促进珠光体、改善强度、在球体中减少铁素体形成。

钛含量对高铬铸铁耐磨性能的影响

68铸钢•铸铁Vol.70 No.1 2021钛含量对高铬铸铁耐磨性能的影响刘夙伟1,季峰2,张艳2，郭宇航2(1.江阴职业技术学院机电工程系，江苏江阴214405; 2.江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江212003)摘要：研究了含0.1 %、0.6%、丨.1%、1.6%钛的高铬铸铁的硬度和耐磨性能与组织之间的关系。

通过金相组织图、XRD测试、EDS分析以及磨损试验，发现钛的添加对高铬铸铁的耐磨性能有显著影响，形成的TiC对（C r,Fe)7C i,碳化物有明显的细化作用，但是过多的钛会导致TiC团聚并减少基体组织中的含碳量，对高格铸铁的耐磨性能造成负面影响。

当钛含量为1.6%时，高铬铸铁硬度达到HRC 63,有着最佳的耐磨损性能，其热处理工艺为1020 T保温2h,油淬，再经250丈保温4 h,空冷。

关键词：高铬铸铁；M7C，碳化物；耐磨性能；碳化钛作为新材料领域的核心，耐磨材料对高新技术的发展起着重要的支撑作用〜1。

高铬铸铁作为继普通白口铸铁、镍硬铸铁之后第三代耐磨材料'自20世纪80年代开始就进行了大量理论和实际应用研究，为我国抗磨材料的发展做出了很大贡献14~。

研究表明，适量的钛添加到髙铬铸铁中可以有效细化共晶碳化物，增加高铬铸铁的耐磨性能|7〜。

然而，由于钛是强碳化物形成元素且化学性质活泼，作为微量元素添加到高铬铸铁中会与碳、氮等非合金元素发生多种反应因此少量或过量的钛都可能会造成负面影响。

本试验研究不同钛含量高铬铸铁的硬度以及耐磨性能与组织结构之间的关系，希望通过揭示钛在高铬铸铁中的作用机理，提高高铬铸铁的耐磨性能。

作者简介：刘夙伟（1981-),女，博士,讲师，主要从事金属摩擦及热处理研究工作。

E-mail: justlsw@中图分类号：T G I63文献标识码： A文章编号：1001-4977(2021) 01-0068-06收稿曰期：2020-07-03收到初稿，2020-08-24收到修订稿。

5钛含量对灰铸铁机械加工性能的影响

级条件下，Ｔｉ对加工性能的影响大于Ｖ的影响，因为日本铁ＪＪａｌ＂ｉ、ｖ｛式件（０．０６３％Ｔｉ＋０．０４８％Ｖ）的刀具磨损小于日本铁加Ｔｉ试件（０．０９ｌ％Ｔｉ＋Ｏ．ＯｌＯ％Ｖ）的刀具磨损。 ②从试验结果可以看出，在两者成分基本相同的情况下，中国进１３铁（０．０２１％Ｔｉ）的加工性能略好于全Ｅｌ本料（０．０１４％Ｔｉ），或者说，含Ｔｉ量在０．０２１％时对加工性能没有影响。③试验报告显示：当Ｔｉ含量为０．０３０％时刀具的磨损量明显增加，但与日本铁）Ｊｎｌ＇ｉ、Ｖ（０．０６３％Ｔｉ，０．０４８％Ｖ）相比，磨损量仅略小一些。反之，也可以说，含０．０６３％Ｔｉ与含０．０３０％Ｔｉ在本质上没有太大差异。 ④当含Ｔｉ０．０９１％时加工性能明显恶化。⑤因样品的含Ｔｉ量在＞０．０３％，＜０．０６３％２；间是空白，故结论是：铸件中Ｔｉ含量应≤Ｏ．０３０％，认为０．０３０％是影响加工性能的拐点。
根据上述结果，国内某些铸造厂提出了生铁中Ｔｉ≤Ｏ．０３５％的要求，且低Ｔｉ生铁已沿用多年，在资源和资金上均付出了巨大的代价。
２第一轮不同Ｔｉ含量试件模拟试验
切削长度，ｍ图２Ｂ公司提供的刀具磨损试验结果Ｆｉｇ．２Ｗｅａｒｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｏｏｌｓｆｉ＇ｏｍＢｃｏｍｐａｎｙ
Ｓｈｉｙａｎ４４２００２，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｐｉｇｉｒｏｎ，ｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｔｉ）ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｓｔｉｎｇｓｉｓｕｓｕａｌｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔ
ｉｎｉｍｐｏｒｔｅｄｏｎｅｓ．Ｔｉｕｓｕａｌｌｙｅｘｉｓｔｓａｓｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｃａｓｔｉｎｇｓ．ｗｈｉｃｈｉｓｂｅｌｉｅｖｅｄｔｏｂｅｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎ

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ｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈＯＭ，ＸＲＤ，ＳＥＭ，ｒｏｃｋｗｅｌｌｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ，ｉｍｐａｃｔｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄａｈｒａｓｉｏｎｔｅｓｔｅｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅＴｉｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＭ７Ｃ３ｃａｒｂｉｄｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｈｏｗｃ－ｖｅｒ．ＴｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｉｚｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．ＡｓＴｉｃｏｎｔｅｎｔｂｅｙｏｎｄｉｎｇ２．０ｗｔ，ＴｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅ．Ｔｈｅ
ＣｏｍｐａｒｉｎｇｔｏｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎｏｆＣｒ２６ｔｙｐｅ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｔｈｅｄｒｙｓｌｉｄｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄ１．６３。ａｎｄｔｈｅｆｕｒｒｏｗｄｅｐｔｈｏｎｔｈｅｗｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｂｅｃａｍｅ１ｏｗｅｒｗｉｔｈＴｉｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄ．
（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５０００；２ＴｉａｎｊｉｎＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．ＬＴＤ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００００；３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
数量增多，平均直径增大。钛含量超过２．０（质量分数），ＴｉＣ颗粒出现团聚。材料的硬度随钛含量变化很小，保持
在５５ＨＲＣ左右，冲击韧度增加至５．６Ｊ／ｃｍ。。以Ｃｒ２６型高铬铸铁做参照，干摩擦条件下的相对耐磨性最大达到
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４０６・
材料导报
２０１５年５月第２９卷专辑２５
钛含量对中铬铸铁组织和性能的影响
李艳霞，王文韶。，刘俊友。，王艳杰，吴伟，赵军
（１北华航天工业学院材料工程学院，廊坊０６５０００；２天津钢铁集团有限公司，天津３０００００；３北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３）
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３）
ＡｂｓｔｒａｃｔＭｅｄｉｕｍ－ｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴｉｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｃａｓｔｅｄ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃ
摘要设计并制备了５种不同钛含量的中铬铸铁，借助ＯＭ、ＸＲＤ、ＳＥＭ、洛氏硬度计和冲击试验机、磨损实验
机等研究了钛含量对材料的组织和性能的影响。结果表明，随钛元素含量增加，Ｍｃ。型碳化物的数量减少，而ＴｉＣ
１．６３，磨损表面形成的犁沟深度随钛含量增加而变浅。
关键词钛中铬铸铁碳化物ＴｉＣ文献标识码：Ａ中Biblioteka 分类号：ＴＧ１４３．１
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ０ｆＴｉＣｏｎｔｅｎｔｏｎＭｉｃｒ０ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆ