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而非晶体中的原子排列是无规律的，即“无序排列”。通常把原子的排列方式称为晶格结构，所有金属的原子排列方式都是有规律的，因此，金属是属于晶体。

　　铁的最基本的晶格结构有两种：即体心立方晶格（α-Fe）和面心立方晶格（γ-Fe）。两种晶格结构见图8-11和图8-12。

图8-11 体心立方晶格                    图8-12  面心立方晶格

2  钢的金相组织

　　“相”的概念：金属合金组织中的化学成分、晶体结构、物理性能相同的组分。在金属学的范畴称为金相，其中包括固溶体、金属化合物和纯元素。

　　“组织” 的概念：泛指使用金相方法看到的，由形态、尺寸不同、分布方式不同的一种或多种相构成的总体，以及各种材料缺陷和损伤。

　　通常我们把铁（Fe）和一定的碳（C）组成的合金称之为钢，但碳在钢中是以铁与碳的化合物（Fe3C）形式存在。由于碳在钢中的存在，将对铁的晶格结构产生影响，并形成了不同的组织，一般将钢中的各种组织统称为金相组织。钢的金相组织不同，其性能具有很大的差别。而对钢进行不同的热处理，就可以获得不同的组织，最终获得我们所需要的性能，钢的基本组织有以下几种：

(1)  奥氏体：铁和其它元素形成的面心立方结构的固溶体，一般指碳和其它元素在γ铁中的间隙固溶体。

(2)  铁素体：铁和其它元素形成的体心立方结构的固溶体，一般是指碳和其它元素在α铁中的间隙固溶体。

(3)  马氏体：奥氏体通过无扩散型相变而转变成的亚稳定相。实际上，是碳在铁中过饱和的间隙式固溶体。晶体具有体心正方结构。

(4)  珠光体：铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物，也可理解为铁素体和渗碳体的机械混合物。

(5)  贝氏体：过冷奥氏体在低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间范围内分解成的铁素体和渗碳体的聚合组织。在较高温度分解成的叫上贝氏体，呈羽毛状；在较低温度分解成的叫下贝氏体，呈类似于低温回火马氏体针状组织的特征。

　　此外，在实际生产中，根据产品性能的要求及具体执行的热处理工艺，在钢中还会有其它一些组织，如索氏体、屈氏体、粒状珠光体、回火马氏体、回火索氏体等，但这些组织与上面的几个基本组织无本质上的区别。

3  钢在加热时的转变

　　无论是退火、正火、淬火、渗碳，都首先需要将钢件加热到奥氏体状态。奥氏体是碳原子固溶于铁的面心立方晶格间隙中的固溶体。奥氏体的成分，均匀性，晶粒大小以及其它相的数量、分布状况等，对冷却时奥氏体的分解过程和分解产物及其性能都有很大影响。 同时，钢在加热过程中，也会引起表面质量和成分的变化（氧化和脱碳），这些都会影响工件的热处理效果。

　　为了保证热处理能够达到预期的目的，就需要掌握钢在加热时奥氏体形成和长大的规律，并运用这些规律去控制热处理效果。

(1)  奥氏体的形成

　　钢在加热时形成奥氏体的温度范围，一般可以根据铁—碳合金状态图 (图8-13) 来说明。从图中可以看出，组织为珠光体的共析钢，由室温加热到A1温度以下时，除铁素体的含碳量有微量的增高外，没有其它组织转变。当温度缓慢升高到A1稍上时，珠光体转变为奥氏体。同样，具有铁素体和珠光体的亚共析钢，加热到A1稍上时，珠光体转变为奥氏体，铁素体则未发生转变，而随着加热温度的继续升高，铁素体不断转变为奥氏体。当温度升高到A3时，铁素体全部转变为奥氏体。

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