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              盛龍華純鐵:純鐵及其同素異構轉變

              發布時間:2019-10-21 13:56:49   來源:盛龍華純鐵    瀏覽次數:6417

                許多金屬在固態下只有一種晶體結構,如鋁、銅、銀等金屬,在固態時無論溫度高低,均為面心立方晶格。鎢、鉬、釩等金屬則為體心立方晶格。但有些金屬在固態下,在不同的溫度或壓力范圍內存在兩種或兩種以上的晶格形式,如Fe、Co、Ti、Mn、Sn等,這類金屬在冷卻或加熱過程中,其晶格形式會發生變化。同一元素的金屬在固態下隨溫度改變,由一種晶格轉變為另一種晶格的現象,稱為同素異構轉變(Allotropic Transformation),或稱多晶型轉變。由同素異構轉變所得到的不同晶格的晶體稱為同素異構(晶)體。金屬的同素異構轉變與液態金屬的結晶過程相似,故稱為二次結晶或重結晶。

                純鐵在冷卻過程中出現3種同素異構體,整個轉變過程如圖1所示。液態純鐵在1538℃時開始結晶出具有體心立方晶格的δ-Fe;繼續緩冷到1394℃時,δ-Fe開始轉變為具有面心立方晶格的γ-Fe;再冷卻到912℃時又由γ-Fe轉變為具有體心立方晶格的α-Fe;繼續冷卻直到室溫時,α-Fe的晶格類型不再發生變化。


                因為純鐵具有同素異構轉變現象,所以在生產上能對鋼和鑄鐵進行相變熱處理,以達到改變鋼鐵內部組織和提高性能的目的。

                金屬(如純鐵等)的同素異構轉變是一個重結晶過程,遵循結晶的一般規律:有一定的轉變溫度,轉變時需要過冷,有潛熱產生,轉變過程也是由晶核的形成和晶核長大來完成。但是,這種轉變是在固態下發生的,原子擴散較液態困難得多,因而比液態結晶需要有更大的過冷度;轉變時由于晶格的致密度改變引起晶體的體積變化,往往要產生較大內應力。例如γ-Fe轉變為α-Fe時,鐵的體積會膨脹約1%。在鋼淬火時,這種轉變會產生應力,嚴重時會導致工件變形和開裂。一般來說,純鐵總是含有一些雜質。工業純鐵常含有W雜=0.1%~0.2%,含碳量很低,雖然塑性好,但強度和硬度都很低,所以很少用它制造機械零件,工業生產中常用的是鐵碳合金。

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