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(zhì)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(diǎn)[2]

(1)純鐵的概念

鐵碳合金相圖中，熔點(diǎn)為1538℃，含碳量為零的8-Fe，稱(chēng)其為純鐵。煉鋼使用的工業(yè)純鐵是含碳量(質(zhì)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(kāi)始到912℃區間基晶格結構發(fā)生三種變化。由于其本質(zhì)仍為純鐵，故把這種變化稱(chēng)為同質(zhì)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(gè)轉變溫度又稱(chēng)為居里點(diǎn)。

(4)純鐵的塑性

純鐵的塑性隨含碳量增加而降低。含碳量(質(zhì)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(shí)無(wú)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(lèi)金屬在冷卻或加熱過(guò)程中，其晶格形式會(huì )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(chēng)為同素異構轉變(Allotropic Transformation)，或稱(chēng)多品型轉變，由同素異構轉變所得到的不同昂格的品體稱(chēng)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(guò)程相似，故稱(chēng)為二次結晶或重結品。

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

因為純鐵具有同素異構轉變現象，所以在生產(chǎn)上能對鋼和鑄鐵進(jìn)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(gè)重結晶過(guò)程，遵循結晶的一般規律;有一定的轉變溫度，轉變時(shí)需要過(guò)冷，有潛熱產(chǎn)生，轉變過(guò)程也是由晶核的形成和晶核長(cháng)大來(lái)完成。但是，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，因而比液態(tài)結晶需要有更大的過(guò)冷度;轉變時(shí)由于晶格的致密度改變引起晶體的體積變化，往往要產(chǎn)生較大內應力。例如y-Fe轉變?yōu)閍-Fe時(shí)，鐵的體積會(huì )膨脹約1%。在鋼淬率火時(shí)，這種轉變會(huì )產(chǎn)生應力，嚴重時(shí)會(huì )導致工件變形和開(kāi)裂。一般來(lái)說(shuō)，純鐵總是含有一些雜質(zhì)。工業(yè)純鐵常含有W墊=0.1%~0.2%，含碳量很低，雖然塑性好，但強度和硬度都很低，所以很少用它制造機械零件，工業(yè)生產(chǎn)中常用的是鐵碳合金。