冶金考古,铁器文物保护.pptx

第五章铁器及其保护;铜内铁援戈;;一.铁器保护的根本知识：

〔一〕铁-碳合金相图

1.根本相

渗碳体：铁和碳组成的化合物。即碳化铁(Fe3C)，具有独特的结晶形式。含碳量6.69%。不很稳定，特定条件下，分解为铁和石墨。硬度很高，脆性很大，几乎没有塑性。熔点:1227℃。230℃以下有弱磁性，230℃以上失去磁性。

铁素体〔F〕：具有体心立方晶格的铁(α铁或δ铁)或其固溶体。钢铁显微组织的组成相之一。由拉丁文ferrum(铁)而得名。其塑性、韧性良好而强度较低。770℃(居里点)下有铁磁性。熔解碳的能力很低，形成条件：912℃以下或1538－1394℃之间。;奥氏体〔A〕：面心立方晶格的铁(γ铁)或其固溶体。含碳量较高(熔碳能力强)，现泛指铁、钴、镍合金中的γ固溶体，钢铁显微组织的组成相之一。奥氏体存在于727-1495℃的温度范围内。合金钢中，某些合金元素(镍、锰等)含量超过一定限度时，可在室温存在。无磁性，塑性好，但抗变形力弱；

珠光体〔P〕：片状渗碳体和铁素体相间构成的共析体。显微镜下呈条纹状，因其显示珠母壳的光泽，故名。其综合机械性能比单独的铁素体或渗碳体良好。硬度、强度较高；形成条件：奥氏体缓慢冷却于727℃分解。;莱氏体〔Ld〕：奥氏体和渗碳体的共晶体。高温：奥氏体和渗碳体；低温：珠光体和渗碳体。含碳量：4.3%，性硬而脆。通常存在于白口铁中。

石墨：一种碳结晶体。强度、塑性低，存在于铸铁中，对铸铁的性能起决定作用。铁碳合金的结晶过程和组织转化，可以按铁-渗碳体或铁-石墨两种体系进行。两种相图：铁-渗碳体相图、铁-石墨相图。一般铸铁在缓慢冷却时析出石墨；快冷时析出渗碳体。

Fe3C3Fe+C〔石墨〕

渗碳体是介稳定相，石墨是稳定相。;2.相图分析：可以把铁碳合金相图分成包晶相图、共晶相图和共析相图等简单类型进行分析。

〔1〕铁碳合金相图中的特性点：;图2.19Fe-C合金相图;〔2〕铁碳合金相图中的特性线

包晶转变线：1495℃的HJB水平线。J点为包晶点。包晶转变的产物为奥氏体。含碳0.09-0.53%的铁碳合金缓慢冷却到HJB线时。

δ0.09+L0.53A0.17γα

共晶转变线：1148℃的ECF水平线。C点为共晶点。具有共晶成分4.3%含C量的液相L在共晶温度1148℃时，同时析出奥氏体(含碳量2.11%)与渗碳体组成的共晶混合物，称为莱氏体。含碳量超过2.11%的合金，在ECF线均发生共晶转变。

L4.3(A2.11+Fe3C);共析转变线：727的PSK水平线，S点是共析点，即具有共析成分0.77%C的奥氏体在共析温度727时，同时析出铁素体和渗碳体组成的两相细密混合物，叫珠光体(P)。凡含碳量超过0.0218%的铁碳合金，在PSK线上易发生共析转变。片状、球状等珠光体，比共晶体更细密。

A0.77(F0.0218+Fe3C)

ES线是碳在奥氏体中的饱和溶解度曲线。碳在奥氏体中的最大溶解度在E点。温度降低，溶解度降低。在一定温度下，当奥氏体中含碳量大于奥氏体在该温度的饱和溶解度时，多余的碳从奥氏体中以渗碳体(二次渗碳体Fe3CⅡ)形式析出。;PQ线是碳在铁素体中的饱和溶解度曲线。当温度自727降至室温时，铁素体中碳的饱和溶解度自P沿PQ线降至Q。在一定温度下，当铁素体中含碳量大于铁素体在该温度的饱和溶解度时，多余的碳从铁素体中以渗碳体(三次渗碳体Fe3CⅢ)形式析出。

GS线是冷却是奥氏体开始析出铁素体的转变线和加热时铁素体转变为奥氏体的终了线(同素异晶转变)。

MO线(770)为铁素体磁性转变线。MO线以下，铁素体呈铁磁性，在MO线以上，失去磁性。230水平虚线是渗碳体的磁性转变线。;表2.1Fe-C合金相图中的特性线;铁-碳合金双重相图;〔二〕材质种类：

生铁种类

白口铁、麻口铁、灰口铁三种。

白口铁：不含硅或硅很低，且不含石墨的铸铁。所有碳分，除微量溶于铁外，都呈化合碳状态，主要呈渗碳体(Fe3C)形式。因断口近于白色而得名。性硬而脆，难于切削加工，但耐磨性极佳；适合制造犁铧一类农具，不适合制作兵器等；

灰口铁：硅分解碳化铁为游离碳和铁很低；如果含硅量为1.5－3％，大局部碳游离，成片状石墨；断口呈灰色。硬度较白口铁低，脆性较小；润滑性和耐磨性皆佳；其耐磨性甚至高于一般的钢；此外，尚具有消振能力。适合铸造各种铁器。铁素体基体、铁素体-珠光体基体、珠光体基体上分布片状石墨。

麻口铁：介于上述两者之间，含片状石墨的白口铁。

灰口铁要求温度高。技术高