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      鋼材的基本晶體結構

      時間:2016-11-28
      建筑鋼材的基本成分是鐵與碳,碳原子與鐵原子之間的結合有三種基本方式:固溶體、化合物和機械混合物。
      1、固溶體
      以鐵為溶劑。碳為溶質,固溶后形成的“固態溶液”,稱為固溶體。碳原子較小,常溶于鐵原子規則排列的“晶格”(常溫下為體心立方體晶格)間隙中,碳的溶入造成原晶格歪扭或畸變,從而使固溶體得到強化。

      2、化合物
      鐵和碳的化合物,其晶格與純鐵的晶格不同,性質硬、脆。
      3、機械混合物
      機械混合物,是上述兩種組成物的晶格及性質不改變、而按一定比例機械混合而成。它往往比單一固溶體有更高的強度和硬度,但塑性等性能不如單一固溶體。
      鋼的晶體組織就是由上述的單一或多種結合形式所構成的具有一定形態的集合體。鋼的晶體組織是受碳含量和結晶時的溫度條件所決定的。在極緩慢冷卻條件(稱標準條件下,鋼的基本組織有鐵素體、滲碳體和珠光體3種)。

      鐵素體是碳溶于鐵晶格中的固溶體。鐵素體晶格原子間的空隙較小,其溶碳能力很低,室溫下僅能溶入小于0.005%的碳。由于溶碳少而且晶格中滑移面較多,故其強度低,塑性很好。
      滲碳體是鐵與碳的混合物,它的晶體結構復雜,性質硬脆,是碳素鋼中的主要強化成分。
      珠光體是鐵素體和滲碳體相間形成的層狀機械混合物。其層狀可認為是鐵素體基體上頒布著硬脆的滲碳體片。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間。
      此外,鋼材在緩慢降溫至1390-910度時還存在著奧氏體。奧氏體為碳溶入面心立方體晶格中的固溶體。奧氏體溶碳能力強,存在較多的滑移面,便于熱加工。但當溫度降低于910度時,奧氏體分解出珠光體和鐵素體(或滲碳體),723度時則全部分解完。通常碳素鋼處于紅熱狀態時即存在奧氏體組織,這時鋼易于軋制成型。
      建筑鋼材的含碳量不大于0.8%,其基本組織為鐵素體和珠光體。含碳量增大時,珠光體的相對含量隨之增大,鐵素體則相應減少,因而強度隨之提高,但韌性和塑性則相應下降。


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