鐵素體奧氏體馬氏體在金相下的介紹
鋼鐵由鐵礦石提煉而成，來源豐富，價格低廉。鋼鐵又稱為鐵碳合金，是鐵（Fe）與碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所組成的合金。通過調節鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。將鋼材取樣，經過打磨、拋光，然后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結構中。在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結構。我們今天著重介紹下鐵素體、奧氏體、馬氏體這三種常見金相組織。
一、鐵素體
碳溶于α-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體， 屬bcc（體心立方晶格）結構，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100 HB）。在合金鋼中，則是碳和合金元素在α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1溫度，碳的*大溶解量為0.0218%，但隨溫度下降的溶解度則降0.0084%，因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現三次滲碳體。隨鋼鐵中碳含量增加，鐵素體量相對減少，珠光體量增加，此時鐵素體則是網絡狀和月牙狀。
二、奧氏體
碳溶于γ-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結構，為高溫相，用符號A表示。奧氏體在1148℃有zui大溶解度2.11%C，727℃時可固溶0.77%C；強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學性能與含碳量和晶粒大小有關，一般為170~220 HBS、 =40~50%。TRIP鋼（變塑鋼）即是基于奧氏體塑性、柔韌性良好的基礎開發的鋼材，利用殘余奧氏體的應變誘發相變及相變誘發塑性提高了鋼板的塑性，并改善了鋼板的成形性能。碳素或合金結構鋼中的奧氏體在冷卻過程中轉變為其他相，只有在高碳鋼和滲碳鋼滲碳高溫淬火后，奧氏體才能殘留在馬氏體的間隙中存在，其金相組織由于不易受侵蝕而呈白色。
三、馬氏體
碳在α-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體。馬氏體有很高的強度和硬度，但塑性很差，幾乎為零，用符號M表示，不能承受沖擊載荷。馬氏體是過冷奧氏體快速冷卻，在Ms與Mf點之間的切變方式發生轉變的產物。這時碳（和合金元素）來不及擴散只是由γ-Fe的晶格（面心）轉變為α-Fe的晶格（體心），即碳在γ-Fe中的固溶體（奧氏體）轉變為碳在α-Fe中的固溶體，故馬氏體轉變是“無擴散”的根據馬氏體金相形態特征，可分為板條狀馬氏體（低碳）和針狀馬氏體。
1、板條狀馬氏體：又稱低碳馬氏體。尺寸大致相同的細馬氏體條定向平行排列，組成馬氏體束或馬氏體領域；在領域與領域之間位向差大，一顆原始奧氏體晶粒內可以形成幾個不同取向的領域。由于板條狀馬氏體形成的溫度較高，在冷卻過程中，必然發生自回火現象，在形成的馬氏體內部析出碳化物，故它易受侵蝕發暗。
2、針狀馬氏體：又稱片狀馬氏體或高碳馬氏體，它的基本特征是：在一個奧氏體晶粒內形成的**片馬氏體片較粗大，往往貫穿整個晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使以后形成的馬氏體大小受到限制，因此片狀馬氏體的大小不一，分布無規則。針狀馬氏體按一定方位形成。在馬氏體針葉中有一中脊面，碳量越高，越明顯，且馬氏體也越尖，同時在馬氏體間伴有白色殘留奧氏體。
淬火后形成的馬氏體經過回火還可以形成三種特殊的金相組織：
（1）回火馬氏體：指淬火時形成的片狀馬氏體（晶體結構為體心四方）于回火一階段發生分解—其中的碳以過渡碳化物的形式脫溶—所形成的、在固溶體基體（晶體結構已變為體心立方）內彌散分布著極其細小的過渡碳化物薄片（與基體的界面是共格界面）的復相組織；這種組織在金相（光學）顯微鏡下即使放大到*大倍率也分辨不出其內部構造，只看到其整體是黑針（黑針的外形與淬火時形成的片狀馬氏體（亦稱“α馬氏體”）的白針基本相同），這種黑針稱為“回火馬氏體”。
（2）回火屈氏體：淬火馬氏體經中溫回火的產物，其特征是：馬氏體針狀形態將逐步消失，但仍隱約可見（含鉻合金鋼，其合金鐵素體的再結晶溫度較高，故仍保持著針狀形態），析出的碳化物細小，在光鏡下難以分辨清楚，只有電鏡下才可見到碳化物顆粒，極易受侵蝕而使組織變黑。如果回火溫度偏上限或保留時間稍長，則使針葉呈白色；此時碳化物偏聚于針葉邊緣，這時鋼的硬度稍低，且強度下降。
（3）回火索氏體：淬火馬氏體經高溫回火后的產物。其特征是：索氏體基體上布有細小顆粒狀碳化物，在光鏡下能分辨清楚。這種組織又稱調質組織，它具有良好的強度和韌性的配合。鐵素體上的細顆粒狀碳化物越是細小，則其硬度和強度稍高，韌性則稍差些；反之，硬度及強度較低，而韌性則高些。
鐵素體奧氏體馬氏體在金相下的介紹如上，更多金相結構我們下次分析。
相關檢測儀器：高溫耦合劑、鐵素體含量檢測儀。
