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山西太原: 太鋼
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發(fā)布時間: 2023-11-11 09:07
最后更新: 2023-11-11 09:07
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什么是純鐵[1]

純鐵是指工業(yè)純鐵,它的含鐵量為99.8%~99.9%。其余為十幾種雜質元素,如C、Si、Mn、S、P等,其中碳的含量約占0.0008%~0.0218%。

純鐵的特點[2]

(1)純鐵的概念

鐵碳合金相圖中,熔點為1538℃,含碳量為零的8-Fe,稱其為純鐵。煉鋼使用的工業(yè)純鐵是含碳量(質量分數)≤0.020%,并含有硅、錳、磷、硫、鋁等元素,有別于純鐵。

(2)純鐵的晶格結構變化

液態(tài)純鐵從1538℃凝固開始到912℃區(qū)間基晶格結構發(fā)生三種變化。由于其本質仍為純鐵,故把這種變化稱為同質異晶轉變。

(3)純鐵的磁性變化

常溫下純鐵為鐵磁性金屬,溫度高于770℃轉變?yōu)榉氰F磁性金屬。這個轉變溫度又稱為居里點。

(4)純鐵的塑性

純鐵的塑性隨含碳量增加而降低。含碳量(質量分數)為0,02%的工業(yè)純鐵仍具有良好的冷熱加工塑性,可以冷軋制成薄板、帶材等。

純鐵及其同素異構轉變[3]

許多金屬在固態(tài)下只有一種晶體結構,如鋁、銅、銀等金屬,在固態(tài)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(tài)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(fā)生變化。同一元素的金屬在固態(tài)下隨溫度改變,由一種麗格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現象,稱為同素異構轉變(Allotropic Transformation),或稱多品型轉變,由同素異構轉變所得到的不同昂格的品體稱為同素異構(晶)體。金屬的同素異構轉變與液態(tài)金屬的結晶過程相似,故稱為二次結晶或重結品。

純鐵在冷卻過程中出現3種同素異構體,液態(tài)純鐵在1538℃時開始結晶出具有體心立方晶格的8-Fe;繼續(xù)緩冷到1394℃時8-Fe開始轉變?yōu)榫哂忻嫘牧⒎骄Ц竦膙-Fe:再冷卻到912℃時又由y-Fe轉變?yōu)榫哂畜w心立方品格的a-Fe;繼續(xù)冷卻直到室溫時,a-Fe的晶格類型***發(fā)生變化。

因為純鐵具有同素異構轉變現象,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***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(guī)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。這種轉變是在固態(tài)下發(fā)生的,原子擴散較液態(tài)困難得多,比液態(tài)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y-Fe轉變?yōu)閍-Fe時,鐵的體積會膨脹約1%。在鋼淬率火時,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(yè)純鐵常含有W墊=0.1%~0.2%,含碳量很低,塑性好,但強度和硬度都很低,很少用它制造機械零件,工業(yè)生產中常用的是鐵碳合金。


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