1.纯铁的三个同素异构体是什么?其晶体结构如何?其溶碳能力有无差别? 2.铁碳合金中基本相有哪几种

Question

1.纯铁的三个同素异构体是什么?其晶体结构如何?其溶碳能力有无差别?
2.铁碳合金中基本相有哪几种？其力学性能如何？
3.说明碳钢中含碳量变化对力学性能的影响。
4.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
5.钢中常存的杂质元素对钢的力学性能有何影响？

Answer 1

1、Fe，在液态铁结晶后具有体心立方晶格，称之为δ-Fe；在912℃以下，具有体心立方晶格，称之为α-Fe；在1394℃以下，具有面心立方晶格，称之为γ-Fe.
2、铁碳合金的基本相有三个即：
1）铁素体：代表符号F，即碳在体心立方晶格"尔发"铁中形成的固溶体。
2）奥氏体：代表符号A，即碳在面心立方晶格"伽马"铁中形成的固溶体。
3）渗碳体：代表符号Cem，即碳与铁形成的化合物Fe3C。
3、钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

4、共晶反应:L→γ+Fe3C,反应产物为莱氏体。共析反应:γ→α+Fe3C,反应产物为珠光体。
5、钢中常存杂质有Si、Mn、S、P等。
Mn：大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分
Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S化合成MnS，能减轻S的有害作用。当Mn含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。
Si：Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、
弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量夹杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。
S：硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与Fe形成共晶，并分布于奥氏体的晶界上，当钢材在1000℃~1200℃压力加工时，由于FeS-Fe共晶（熔点只有989℃）已经熔化，并使晶粒脱开，钢材将变得极脆。
P：磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆。