关于α铁素体和δ铁素体

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δ—Fe（体心）→γ—Fe（面心）→α—Fe（体心）
α铁素体（不知道有没有这种说法）与δ铁素体，除了存在的温度不一样，其它方面还有区别吗？为什么奥氏体不锈钢中有δ铁素体，而无α铁素体？

潇潇暮雨

　　　铁素体  碳溶于体心立方晶格的α-Fe中所形成的固溶体[α-Fe（c）]称为铁素体，常用符号F表示。碳溶于α-Fe的晶格间隙中，是一种间隙固溶体。由于碳原子的半径比α-Fe晶格中的空隙半径大得多，所以从纯几何角度讲，α-Fe中不可能溶解碳。但实际上，由于晶体内部存在缺陷（如位错、空位、晶界等）故α-Fe中可溶解微量的碳，而随着温度的升高，溶碳量也有所增加。铁素体在室温条件下，溶碳量几乎为零，在600℃溶碳量可达0.0057%，而在727℃时可增到0.0218%。
　　　体心立方晶格的铁存在于912℃以下和1394~1538℃的两个温区，所以铁素体也存在于这两个温区。为了便于区别，将低温区域存在的铁素体称为α-铁素体或低温铁素体；高温区域存在的铁素体称为δ-铁素体或高温铁素体，在1495℃，铁在δ-Fe中最大溶解度为0.09%。以4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察，铁素体呈明亮的等轴多边形状，有时由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差别，故稍显明暗不同。铁素体在不同处理状态亦可成块状、月牙状、网络状等形态，硬度在100HB左右。

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潇潇暮雨 发表于 2013-1-18 14:24

                               
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　　　铁素体  碳溶于体心立方晶格的α-Fe中所形成的固溶体[α-Fe（c）]称为铁素体，常用符号F表示。碳溶于 ...

为什么奥氏体不锈钢中有δ铁素体，而无α铁素体？

潇潇暮雨

microsoft 发表于 2013-1-18 16:51

                               
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为什么奥氏体不锈钢中有δ铁素体，而无α铁素体？

      这个并不奇怪，因为材料不同，合金化结构不同，其合金相图差异会很大的！

      比方说，1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的常温组织就是奥氏体，不会有其它组织

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潇潇暮雨 发表于 2013-1-18 17:27

                               
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这个并不奇怪，因为材料不同，合金化结构不同，其合金相图差异会很大的！

      比方说，1Cr18Ni9 ...

是不是因为是固溶处理时，高温形成，保留到室温，而叫做德尔塔铁素体？

所以因为

δ铁素体又可以叫高温铁素体。
δ铁素体和铸态奥氏体不锈钢中化学成分的不均匀性有关，在含有较多铁素体形成元素的奥氏体不锈钢容易发生，奥氏体不锈钢焊缝组织中也会存在，它的含量和固溶处理的温度也有关系。
它的存在会产生不同的作用，有利有弊。

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所以因为 发表于 2013-1-18 19:39

                               
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δ铁素体又可以叫高温铁素体。
δ铁素体和铸态奥氏体不锈钢中化学成分的不均匀性有关，在含有较多铁素体形 ...

谢谢前辈!只所以把这种铁素体叫做δ铁素体，而不单纯叫做铁素体或阿尔法铁素体，因为是在含有较多铁素体形成元素环境下形成，且与高温固溶出来有关。

所以因为

microsoft 发表于 2013-1-18 20:55

                               
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谢谢前辈!只所以把这种铁素体叫做δ铁素体，而不单纯叫做铁素体或阿尔法铁素体，因为是在含有较多铁素体 ...

这二点可以说是主要的因素！

草原的风

历史上是按照希腊字母顺序来命名铁的不同的同素异构体的，
α—Fe（体心）→β—Fe→γ—Fe（面心）→δ—Fe（体心）
后来发现不存在β—Fe，就去掉了，成为了现在这个样子：
α—Fe（体心）→γ—Fe（面心）→δ—Fe（体心）
两种铁素体的晶格类型完全一样，晶体结构也相同，但是所存在的温度不同，性能也不完全相同，高温铁素体没有铁磁性，而低温铁素体具有铁磁性。所以，虽然晶体结构相同但是却是完全不同的两种同素异构体。
至于奥氏体不锈钢中有δ铁素体，而无α铁素体是合金元素惹的祸，像镍、钴、锰、碳、氮、铜等扩大奥氏体区的合金元素，使得α铁素体的存在范围已经到了离开室温很低的温度，因此，室温不会存在α铁素体，而δ铁素体由高温冷却时的速度不是很慢，抑制了δ铁素体向奥氏体的转变，这个转变不完全而残留了一部分，故会存在于奥氏体钢中。

烟不离手

草原的风 发表于 2013-2-1 00:01

                               
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历史上是按照希腊字母顺序来命名铁的不同的同素异构体的，
α—Fe（体心）→β—Fe→γ—Fe（面心）→δ—F ...

    与王老师商榷：
    烟不离手所在的公司是专业生产奥氏体不锈钢材料的。烟不离手在321(国标06Cr18Ni10Ti)、347（国标06Cr19Ni11Nb）、316（国标06Cr17Ni14Mo2）、304（国标06Cr19Ni10）等常见不锈钢中（不管是铸态、锻后空冷、还是锻后固溶、冷轧后固溶等状态）常常见到铁素体的身影，至于双相不锈钢，那就更是常见了。而且磁性明显，如果测磁导率，有些甚至高达1.4H/m，磁铁能很轻易地吸在上面。
    另外，国家标准GB/T 13305的标准名称是《不锈钢中α-相面积含量金相测定法》。

草原的风

烟不离手 发表于 2013-2-1 13:16

                               
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与王老师商榷：
    烟不离手所在的公司是专业生产奥氏体不锈钢材料的。烟不离手在321(国标06Cr18Ni1 ...

我上面所说的没有加附加条件，是指纯奥氏体不锈钢中没有α铁素体的情况，不包括双相钢，当然作为奥氏体为主的不锈钢也称之为奥氏体不锈钢，实际上这里面是有区别的，因为即使是奥氏体不锈钢，由于加了合金元素铬，而铬是个扩大α铁素体相区，缩小γ—Fe相区，是形成铁素体的合金元素，与镍的作用是相反的，这样矛盾的两个元素加入同一种钢中，情况就复杂了，我看到一个资料说，即使是纯奥氏体不锈钢0Cr8Ni9，如果冷却到低温下（具体温度忘了）就会发生奥氏体向α铁素体的转变，生成铁素体。也就是说奥氏体钢在低温下会变成为铁素体钢，这个很好的验证了钢的合金化原理。

烟不离手

草原的风 发表于 2013-2-1 13:51

                               
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我上面所说的没有加附加条件，是指纯奥氏体不锈钢中没有α铁素体的情况，不包括双相钢，当然作为奥氏体为 ...

    这么说是否意味着这些铁素体都是α铁素体而非δ铁素体呢？这些α铁素体由γ奥氏体随着温度的降低转变而来呢？
    如果上述推论成立，那么这些α铁素体（暂时把它这么叫）应该是位于γ奥氏体晶界，应呈针状、条状或月牙状，但是烟不离手看到的铁素体常常是呈条状或链条状（试样取自轧后固溶的材料），穿越γ奥氏体晶界，似乎“漂浮”于γ奥氏体之上。从这个特征看，似乎应是高温的δ铁素体保留到了室温。
    下面发几张321不锈钢轧后固溶态的金相照片，有的图中注明了α，是指箭头所指即为α铁素体（姑且仍然这么叫吧），注明了氮化钛的，指该处有氮化钛夹杂物存在。遗憾的是当时未进行磁导率的测定，现在试样找不到了。

草原的风

烟不离手 发表于 2013-2-1 14:18

                               
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这么说是否意味着这些铁素体都是α铁素体而非δ铁素体呢？这些α铁素体由γ奥氏体随着温度的降低转变 ...

“这么说是否意味着这些铁素体都是α铁素体而非δ铁素体呢？”这个不一定。
奥氏体不锈钢中铸态下残留下来的是δ铁素体，是由奥氏体+少量的δ铁素体组成，在随后的轧制、锻造、热处理过程中会发生变化，通过固溶处理以后，情况更复杂，这样出现的铁素体到底是哪一个很难说，我说的情况是，当奥氏体钢经过深冷处理以后，0Cr18Ni9钢大约在-200度会发生奥氏体向α铁素体转变，这时的铁素体就是α铁素体。有些结论是正对具体钢种的，不能够推而广之，正像写论文一样，都会把XXXX钢写在前面，都是XXX钢的XXX现象的研究或探讨，这个也说明了问题。
另外问一下，您是太钢第三炼钢厂的吗？

烟不离手

草原的风 发表于 2013-2-1 14:46

                               
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“这么说是否意味着这些铁素体都是α铁素体而非δ铁素体呢？”这个不一定。
奥氏体不锈钢中铸态下残留下 ...

    感谢王老师不厌其烦的解答！
    烟不离手的识见有限，还是带着面具说话比较有恃（呵呵，根本是无恃）无恐些，让王老师见笑了！烟不离手的单位已短信告知。

草原的风

烟不离手 发表于 2013-2-1 15:08

                               
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感谢王老师不厌其烦的解答！
    烟不离手的识见有限，还是带着面具说话比较有恃（呵呵，根本是无恃 ...

不客气，有问题共同探讨，可以发现灵感的，很愉悦的，我很喜欢这种氛围。
实际上，钢中的相很复杂，主要是影响因素太多了，这个也是金属材料与热处理的魅力所在，有一个粗线条，就是钢中的化学元素（包括合金元素和杂质元素）决定了钢中可能存在的相，可能存在的相决定了各种热加工条件下存在的组织，而这些组织决定了钢的各种性能，再加上合金元素之间的交互作用，使得结果千差万别，甚至于同样一种牌号的钢，经过差不多的热处理，最后的结论却相反，但是可能都是对的，这个在逻辑上说不通，因为有的时候微量元素的存在可能就是决定因素，为什么搞研究必须得搞非常“纯”的材料进行研究就是为了得到正确的结论，屏蔽干扰因素，比如，包钢的重轨就是非常好，其他地方的钢轨运行时间长了，磨得的白亮的钢轨表面有黑点（点状剥落），可是包钢的就没有，钢轨都符合国家标准，可是就是包钢的重轨没有，稀土研究院的人说可能是包钢重轨里面微量的稀土元素在起作用，包钢炼钢用的生铁是白云鄂博铁矿冶炼的，而该矿是富含有包括稀土在内的70多种元素，但是由于稀土是微量，到现在也没有人说的清楚，金属材料研究的困难由此可见一斑。

草原的风

烟不离手 发表于 2013-2-1 14:18

                               
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这么说是否意味着这些铁素体都是α铁素体而非δ铁素体呢？这些α铁素体由γ奥氏体随着温度的降低转变 ...

看了您发的图片，经过固溶处理了，为什么铁素体还是保持着轧制的流线状态？是固溶不充分所致吗？

烟不离手

草原的风 发表于 2013-2-1 15:36

                               
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看了您发的图片，经过固溶处理了，为什么铁素体还是保持着轧制的流线状态？是固溶不充分所致吗？ ...

    这些铁素体应是高温铁素体保留到了室温，其间经历过锻压、冷拉拔、冷轧制等加工过程，因此它们没有烟不离手在前面帖子中提到的自奥氏体晶界析出——呈针状、条状、月牙状等特征。其实在很多钢中都会有这种高温铁素体在室温的残留，比如耐热钢P/T/F91、P/T/F92,如何有效消除这种铁素体在生产制造业一直是个难题。就以前面几张照片来说，固溶热处理温度1100℃，试样保温（尺寸30×15×15）60分钟，仍然存留这么多铁素体。
    在某些客户群中，他们要求奥氏体不锈钢中有一定的铁素体量，生产制造企业一般是按照舍弗勒相图和公式、再加上一些经验来配方合金成分。但是最终的结果也是这种形态的铁素体，而非α铁素体，用磁铁去吸，也能很轻易地吸上。
    这种铁素体用固溶的方法很难消除，在隔壁，有一个坛友也曾提出如何消除在P91（国标牌号10Cr9Mo1VNbN）中的δ铁素体的问题,但是跟帖的人极少，最后不了了之。烟不离手的经验是：以反复的冷变形——固溶热处理的方式，铁素体量会越来越少，单纯靠固溶，效果不明显。
    在李炯辉先生的《金属材料金相图谱》一书中也有几张奥氏体不锈钢出现这类铁素体的照片，老先生认为是固溶不充分，烟不离手以为单靠固溶，不能很好地解决。
    在GB/T 13305中的铁素体，全部以α称谓，其实看该标准的附图，铁素体的形貌也和烟不离手在前面帖子中的照片显示的形貌差不多。

所以因为

烟不离手 发表于 2013-2-2 08:27

                               
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这些铁素体应是高温铁素体保留到了室温，其间经历过锻压、冷拉拔、冷轧制等加工过程，因此它们没有烟 ...

请教烟不离手，您是否也认为δ铁素体的存在是有利有弊的？

烟不离手

所以因为 发表于 2013-2-2 10:25

                               
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请教烟不离手，您是否也认为δ铁素体的存在是有利有弊的？

    烟不离手当不得您的请教的，至多也就是交流，您是烟不离手敬重的专家！
    奥氏体不锈钢中的δ铁素体的存在，增加了热加工的难度，室温状态显示磁性（按王老师介绍的资料，应是无磁性，但是烟不离手总是能用磁铁吸上去，并且有时候磁导率还挺高），限制了其使用范围（比如仪表行业，就要求无磁），就耐腐蚀性而言，毕竟和γ奥氏体是不同的两相，电极电位不同，那么抗缝隙腐蚀和点腐蚀的能力会被降低，这是烟不离手认为有弊的一面；但是，因为铁素体的存在，如果材料在敏化区工作或加工，由于Cr在铁素体内的扩散速度高于在奥氏体的扩散速度，晶界的贫Cr区能得到及时补充，那么这些铁素体对于降低晶间腐蚀的敏感性是有利的，另外，因为存在铁素体，材料的强度会有所增加，塑性和韧性的下降并不明显，这些是烟不离手认为的有利的一面。
    供您参考！

草原的风

烟不离手 发表于 2013-2-2 08:27

                               
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这些铁素体应是高温铁素体保留到了室温，其间经历过锻压、冷拉拔、冷轧制等加工过程，因此它们没有烟 ...

从上图可以看出，含碳量很低的钢才有可能是纯奥氏体的钢，因此，才会有0xxx和00xxxx牌号的奥氏体钢，如果含碳量较高，铸态的平衡组织在室温下会是α铁素体而非δ铁素体+奥氏体+碳化物的形式存在，只有可能加热到奥氏体状态 （r相区）快速冷却，抑制铁素体和碳化物的析出，才有可能得到纯奥氏体组织。


由该图可以看出，固溶处理时，加热温度越高，δ铁素体的含量越高，这样如果快速冷却，抑制了δ铁素体向奥氏体的转变，就可能会有部分δ铁素体保留下来。
你的试样通过磁铁能够吸住，我猜测可能会有部分α铁素体存在，这样的组织可能是奥氏体+α铁素体+δ铁素体+碳化物存在。
不知道你哪里能够做个试验吗？用含碳量低的00Cr18Ni9奥氏体钢小块试样（不用含钛的，钛是铁素体形成元素，截面尺寸尽量小，以便于能够达到快速冷却的目的），加热温度尽量高，时间足够长，然后水冷，看看有否磁性，奥氏体非铁磁性的，δ铁素体是非铁磁性的，只有α铁素体是在居里点以下存在，具有铁磁性。

所以因为

烟不离手 发表于 2013-2-2 11:16

                               
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烟不离手当不得您的请教的，至多也就是交流，您是烟不离手敬重的专家！
    奥氏体不锈钢中的δ铁素 ...

在不锈钢这个行业，烟不离手确实是一个名符其实专家，不但理论扎实，又有丰富的实践经验。我这方面接触很少，但比较感兴趣，对其δ铁素体的利弊，再作一个纸上谈兵：
有利的作用如下：
1.奥氏体不锈钢中存在5%~20%的δ铁素体时，可以减少或防止产生晶间腐蚀。因为奥氏体不锈钢中含有铁素体后，就产生了一部分铁素体--奥氏体之间的界面，这个界面（也是两相的界面）比奥氏体--奥氏体界面的界面能低，使（FeCr）23C6优先在铁素体--奥氏体界面上析出，又因为铁素体中含Cr量比奥氏体中含Cr量高，且铬原子在铁素体中的移动速度较快，所以，自铁素体中移动过来的铬原子很快补充到（FeCr）23C6附近的贫铬部位，使该处的铬得以较快的恢复到不会产生腐蚀的浓度，从而不易产生晶间腐蚀。也有人认为，铁素体的存在增加了晶面和相界面的面积，这就降低了单位面积上的碳化物浓度，也是减少材料晶间腐蚀敏感性的原因。
2.含有δ铁素体的奥氏体不锈钢比纯奥氏体不锈钢的屈服强度要高。这是因为从屈服强度的位错理论分析，铁素体具有体心立方晶格结构，奥氏体具有面心立方晶格结构，而体心立方晶格比面心立方晶格的晶格（位错）阻力大，即屈服强度高。
3.一定量的δ铁素体的存在，在低应力条件下（低于材料的屈服强度），可以降低奥氏体不锈钢对应力腐蚀的敏感性。这首先是因为铁素体晶格（位错）阻力大，晶粒滑移比奥氏体困难，同时，铁素体还可以对奥氏体起到阴极保护作用的结果。
4.奥氏体不锈钢焊接时，当焊缝中有少量铁素体时，可使奥氏体晶粒长大受到阻碍，打乱柱状晶方向，细化晶粒，促进杂质均匀分布，从而减少焊接热裂纹形成的可能性。
δ铁素体的存在，有时也会有不利的作用，主要表现如下：
1.铁素体与奥氏体电位不同，在某些条件下会增加腐蚀倾向。
2.两种组织的变形能力不同，在压力加工时易产生裂纹。
3.在高温下长期工作后，铁素体内会产生相，引起脆性及某些条件下的晶间腐蚀倾向增大。
有一部分您已经讲到，我有重复，另外有一些补充。
从上面的分析可见，奥氏体不锈钢中存在一定量的δ铁素体，在不同情况下的作用是不同的，所以，可以根据具体情况的需要，通过成分和热处理的调整，控制奥氏体不锈钢中δ铁素体的含量。

伯龙马

     赞成沈工的论述。记得在1962年出版的冶金译丛，党刚主编的“不锈钢”一书中有文章也得出类似观点。

大雪无痕

《不锈钢的焊接冶金》P10页，对α和δ铁素体的说明见图片。不过，如果是gb/t 13305中的铁素体应该是δ铁素体更合理，经过变形的高温铁素体形貌。