碳鋼中為什麼不存在萊氏體

① 什麼叫鐵素體,奧氏體,珠光體,滲碳體,萊氏體它們的性能有何不同

1、鐵素體、奧氏體、珠光體、滲碳體和萊氏體的概念

（1）鐵素體是碳溶解在α-Fe中的間隙固溶體，常用符號F表示，為體心立方晶格。

（2）奧氏體是碳溶解在γ－Fe中的間隙固溶體，常用符號A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格，是在大於727℃高溫下才能穩定存在的組織。

（3）珠光體是奧氏體發生共析轉變所形成的鐵素體（佔88％）與滲碳體（佔12％）的共析體。其形態為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復相物，也稱片裝珠光體，用符號P表示。

（4）滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，其化學式為Fe3C，熔點為1227℃，其晶格為復雜的斜方晶體結構。分為一次滲碳體（從液體相中析出）、二次滲碳體（從奧氏體中析出）和三次滲碳體（從鐵素體中析出）。

（5）萊氏體常溫下是珠光體、滲碳體和共晶滲碳體的混合物。當溫度高於727℃時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號Ld表示。在低於727℃時，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld』表示，稱為變態萊氏。

2、鐵素體、奧氏體、珠光體、滲碳體和萊氏體的性能區別

（1）含碳量不同

鐵素體溶碳能力很低，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%。

奧氏體溶碳能力較大，在727℃時溶碳為ωc＝0.77％,1148℃時可溶碳2.11％。

珠光體整體的含碳量約為0.8%。

滲碳體含碳量為6.69%

萊氏體含碳量為4.3%。

（2）塑性、韌性、硬度、強度、磁性等不同

鐵素體具有良好的塑性和韌性，伸長率δ=45%～50%；但強度和硬度都很低，σb≈250MPa，HBS=80；有磁性轉變，770℃以下具有鐵磁性，在770℃以上則失去鐵磁性。

奧氏體具有良好的塑性和韌性；強度和硬度比鐵素體高；具有順磁性可作為無磁性鋼；導熱性差，線膨脹系數大，比鐵素體和滲碳體的平均線性膨脹系數高約一倍，可用來製造熱膨脹靈敏的儀表元件。

珠光體的性能介於鐵素體與滲碳體之間，塑性和韌性較好，伸長率δ=20 ~25%，AKU=24~32J；強度較高，硬度適中，σb=770MPa，HBS=180 ~280。總的來說，其強度、硬度比鐵素體顯著增高，塑性、韌性比鐵素體要差，但比滲碳體要好得多。

滲碳體塑性和沖擊韌度幾乎為零，硬度高（800HB），脆性很大，有磁性轉變，230℃以下具有弱鐵磁性，而在230℃以上則失去鐵磁性；不易受硝酸酒精溶液的腐蝕，但受鹼性苦味酸鈉的腐蝕。

萊氏體的性能與滲碳體相似，硬度很高塑性差，脆性很大(＞HB700)。

(1)碳鋼中為什麼不存在萊氏體擴展閱讀：

鐵素體 奧氏體 滲碳體 珠光體 萊氏體 各自的組織形態：

鐵素體，等軸形，沿晶形，紡錘形，鋸齒形和針狀。

奧氏體，面心立方結構。

滲碳體，片狀、粒狀、網狀或板狀。

珠光體，層片狀，粒狀。

萊氏體，奧氏體和滲碳體組成。

② 碳鋼,鑄鐵兩者的成分,組織和性能有何差別

（1）成分上差別

碳鋼是含碳量在0.0218%~2.11%的鐵碳合金。也叫碳素鋼。一般還含有少量的回硅、錳、硫、磷答。一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強度也越高，但塑性較低。

鑄鐵含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業用鑄鐵一般含碳量為2.5%～3.5%。碳在鑄鐵中多以石墨形態存在，有時也以滲碳體形態存在。除碳外，鑄鐵中還含有1%～3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。

（2）組織上區別

碳鋼的組織中除了碳，一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。沒有石墨。而鑄鐵的組織中有石墨存在，石墨的強度近於零。

（3）性能上區別

碳鋼強韌性相對都較好，用於製造各種機械零件和金屬製品。

鑄鐵因為石墨存在相當於鋼的基體上存在裂縫或空洞，使鑄鐵的性能比鋼低，特別是抗拉強度和塑性低，不能進行鍛壓加工，但其硬度和抗壓強度較好。

③ 1. 非合金鋼與白口鑄鐵在組織構成與力學性能方面有何異同

非合金鋼即為碳素鋼，它與白口鑄鐵均屬於鐵碳二元合金。二者在組織結構方面的相同點主要為為：室溫下構成組織的基本相均為鐵素體與滲碳體；不同點主要為為：碳素鋼中沒有共晶體萊氏體，白口鑄鐵中有萊氏體。力學性能方面的相同點主要為：硬度、塑性、韌性的影響因素及變化趨勢一致；不同點主要為：白口鑄鐵太脆，導致它很少在生產實際中直接使用，而碳素鋼由於綜合性能優於白口鑄鐵，所以在實際中獲得了廣泛的應用。

④ 簡述影響金屬材料顯微組織的主要因素

幾種常用合金鋼的顯微組織
合金鋼依合金元素含量的不同，可分為三種：合金元素總量小於5％的稱為低合金鋼；合金元素為5～10％的稱為中合金鋼；合金元素大於10％的稱為高合金鋼。
① 一般合金結構鋼、合金工具鋼都是低合金鋼。由於加入合金元素，鐵碳相圖發生一些變動，但其平衡狀態的顯微組織與碳鋼的顯微組織並沒有本質的區別。低合金鋼熱處理後的顯微組織與碳鋼的顯微組織也沒有根本的不同，差別只是在於合金元素都使C曲線右移(除Co外)，即以較低的冷卻速度可獲得馬氏體組織。例如40Cr鋼經調質處理後的顯微組織和40鋼調質的顯微組織完全相同，都是回火索氏體。GCrl5鋼(軸承鋼)840℃油淬低溫回火試樣的顯微組織，與T12鋼780℃水淬低溫回火試樣的顯微組織也是一樣的，都得到回火馬氏體+碳化物+殘余奧氏體組織。
② 高速鋼是一種常用的高合金工具鋼，例如W18Cr4V。因為它含有大量合金元素，使鐵碳相圖中的E點大大向左移，以致它雖然只含有0.7～0.8％的碳，但也已經含有萊氏體組織，所以稱為萊氏體鋼。
高速鋼的鑄造狀態下與亞共晶白口鑄鐵的組織相似。其中萊氏體由合金碳化物和馬氏體或屈氏體組成。萊氏體沿晶界呈寬網狀分布，萊氏體中的碳化物粗大，有骨架狀，不能靠熱處理消除，必須進行鍛造打碎。鍛造退火後高速鋼的顯微組織是由索氏體和碳化物所組成的。
高速鋼優良的熱硬性及高的耐磨性，只有經淬火及回火後才能獲得。它的淬火溫度較高，為1270℃～1280℃，以使奧氏體充分合金化，保證最終有高的熱硬性。淬火時可在油中或空氣中冷卻。淬火組織為馬氏體、碳化物和殘余奧氏體。由於淬火組織中存在有較大量(25～30％)的殘余奧氏體，一般都進行三次約560℃的回火。經淬火和三次回火後，高速鋼的組織為回火馬氏體、碳化物和少量殘余奧氏體(2～3％)。
③ 不銹鋼是在大氣、海水及其它浸蝕性介質條件下能穩定工作的鋼種，大都屬於高合金鋼，例如應用很廣的1Crl8Ni9鋼，它的碳含量較低，因為碳不利於防銹；高的鉻含量是保證耐蝕性的主要因素；鎳除了進一步提高耐蝕能力以外，主要是為了獲得奧氏體組織。這種鋼在室溫下的平衡組織是奧氏體+鐵素體+(Cr，Fe)23C6。為了提高耐蝕性以及其它性能，必須進行固溶處理。為此加熱到1050～1150℃，使碳化物等全部溶解，然後水冷，即可在室溫下獲得單一的奧氏體組織。
但是1Crl8Ni9在室溫下的單相奧氏體狀態是過飽和的，不穩定的，當鋼使用時溫度到達400～800℃的范圍或者從較高溫度，例如固溶處理溫度下冷卻較慢時，(Cr，Fe)23C6會從奧氏體晶界上析出，造成晶間腐蝕，使鋼的強度大大降低。目前，防止這種晶間腐蝕的途經有兩條：一是盡量降低碳含量，但有限度；二是加入與碳的親和力很強的元素Ti，Nb等。因此出現了1Crl8Ni9Ti、0Crl8NigTi等及更復雜的牌號的奧氏體鎳鉻不銹鋼。
⑵ 幾種常用有色金屬的顯微組織
① 鋁合金 應用十分廣泛的鋁合金主要分變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。依照熱處理效果又可分為能熱處理強化的鋁合金及不能熱處理強化的鋁合金。
鋁硅合金是應用最廣泛的一種鑄造鋁合金，常稱為硅鋁明，典型的牌號為ZLl02，含硅11—13％，從Al—Si合金相圖可知，其成分在共晶點附近，因而具有優良的鑄造性能，即流動性能好，產生鑄造裂紋的傾向小。但鑄造後得到的組織是粗大針狀的硅晶體和a固溶體所組成的共晶體及少量呈多面體狀的初生硅晶體。粗大的硅晶體極脆，因而嚴重地降低了合金的塑性和韌性。為了改善合金性能，可採用變質處理。即在澆注前在合金液體中加入占合金重量2～3％的變質劑。變質處理後的組織由初生a固溶體和細密的共晶體(a+Si)組成。共晶體中的硅細小，因而使合金的強度與塑性顯著改善。
② 銅合金 最常用的銅合金為黃銅(Cu—Zn合金)及青銅(Cu—Sn合金)。由銅-鋅合金相圖可知，少於36％Zn，的黃銅中組織為單相a固溶體，這種黃銅稱為a黃銅或單相黃銅。單相黃銅H70經變形及退火後，其a晶粒呈多邊形，並有大量退火孿晶。單相黃銅具有良好的塑性，可進行各種冷變形。含36～45％Zn的黃銅具有a+β ׳兩相組織，稱為雙相黃銅。雙相黃銅H62的顯微組織中，a相呈亮白色，β ׳相為黑色
③ 軸承合金 巴氏合金是軸承合金中應用較多的一種。錫基巴氏合金含83％Sn，11％Sb和6％Cu。按照Su—Sb合金相圖，合金的組織中主要有以Sb溶於Sn中a的固溶體為軟基體和以Sn—Sb為基的有序固溶體β ׳相為硬質點。同時，為了消除由於β ׳相比重小而易上浮所造成的比重偏析，在合金中特地加入Cu形成Cu6Sn5。Cu6Sn5在液體冷卻時最先結晶成樹枝狀晶體，能阻礙β ׳上浮，因而使合金獲得較均勻的組織。巴氏合金的顯微組織，暗黑色基體為軟的a相，白色方塊為硬的β ׳相，而白色枝狀析出物則為Cu6Sn5，它也起硬質點作用。這種軟基體硬質點混合組織能保證軸承合金具有必要的強度、塑性和韌性，以及良好的抗振減磨性能等等。
⑶ 鑄鐵的顯微組織
依照結晶過程中石墨化程度的不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵。白口鑄鐵具有萊氏體組織而沒有石墨，即全部碳均以滲碳體的形式存在；灰口鑄鐵中沒有萊氏體，碳主要以石墨的形式存在。因此，灰口鑄鐵的組織是由鋼基體和石墨所組成，其性能也完全由基體和石墨兩方的特點來決定。麻口鑄鐵的組織介於白口和灰口之間。白口和麻口鑄鐵由於存在萊氏體，具有較大的脆性，在工業上較少應用。
在灰口鑄鐵中，由於石墨的強度和塑性幾乎等於零，可以把這種鑄鐵看成是布滿裂紋或空洞的鋼，所以其抗拉強度與塑性遠比鋼低。且石墨數量越多，尺寸越大或分布越不均勻，則對基體的削弱割裂作用越大，鑄鐵的性能也就越差。
根據石墨化第三階段發展程度的不同，灰口鑄鐵有三種不同的基體組織，即珠光體、珠光體+鐵素體和鐵素體。鐵素體基體的鑄鐵韌性最好，而以珠光體為基體的鑄鐵的抗拉強度最高。
決定鑄鐵性能的組織因素主要在石墨方面，其次是基體。按照石墨的形狀等特點，鑄鐵大致分以下幾種：
① 灰口鑄鐵 一般灰口鑄鐵中石墨呈粗大片狀。在鑄鐵澆注前往鐵水中加入孕育劑增多石墨結晶核心時，石墨以細小片狀的形式分布，這種鑄鐵叫做孕育鑄鐵。一般灰口鑄鐵的基體可以有珠光體、鐵素體和珠光體+鐵素體等三種。孕育鑄鐵的基體多為珠光體。
② 球墨鑄鐵 在鐵水中加進球化劑，澆注後石墨呈球形析出，因而大大削弱了對基體的割裂作用，使鑄鐵的性能顯著提高。球墨鑄鐵的組織主要有鐵素體基體和珠光體基體兩種。
③ 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵又稱展性鑄鐵，它是由白口鑄鐵經石墨化退火處理而得到。其中的石墨呈團絮狀,也顯著地減弱了對基體的割裂作用，因而使鑄鐵的機械性能比普通灰口鑄鐵有明顯的提高，可鍛鑄鐵分鐵素體基體和珠光體基體兩種，但鐵素體基體的可鍛鑄鐵應用較多。

⑤ 在鐵碳合金中,鑄鐵和碳鋼在微觀組織上的主要區別是什麼

在鐵碳合金中,鑄鐵和碳鋼在微觀組織上的主要區別是：鑄鐵組織中有萊氏體，碳鋼中沒有萊氏體。

⑥ 為什麼碳鋼在室溫下不存在單一組織（奧氏體或鐵素體），而合金鋼可以存在

首先室溫下是可來以出現奧氏體的自，只不過它不是平衡組織，在鐵碳相圖上是得不到的。方法是快速凝固，奧氏體來不及發生相變就結束，所以奧氏體就留在了組織里。
一般不存在單一組織的原因在於熱力學的問題。想奧氏體和單一鐵素體等在室溫下都不是穩定相，它們的吉布斯自由能高，所以自然會發生轉變。但如前所述，這並不是絕對的，控制適當的條件（比如快速凝固）也是可以存在的（有時候條件會很苛刻）。