莱氏体是钢铁材料基本组织结构中的一种,常温下为
珠光体、
渗碳体和
共晶渗碳体的混合物。由液态
铁碳合金发生共晶转变形成的
奥氏体和渗碳体所组成,其含碳量为ωc=4.3%。是1882年阿道夫·莱德布尔发现的。
莱氏体的命名得自德国矿物和冶金学家阿道夫·莱德布尔(Adolf Ledebur 1837-1916)。1882年,勒德布尔在
弗莱贝格工业大学对
铁碳合金的金相结构进行研究,发现了存在着这种
共晶混合物[1],用英文字母“Ld”表示。
在高温下形成的
共晶渗碳体呈鱼骨状或网状分布在
晶界处,经
热加工破碎后,变成块状,沿轧制方向链状分布,莱氏体常温下是
珠光体、
渗碳体和共晶渗碳体的混合物。当温度高于727℃时,莱氏体由奥氏体和渗碳体组成,用符号Ld表示。在低于727℃时,莱氏体是由珠光体和渗碳体组成,用符号Ld’表示,称为
变态莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体,所以硬度高,塑性很差。由
共晶奥氏体和共晶渗碳体机械混合组成,为铁碳
相图共晶转变的产物。
液态
铁碳合金在1147℃左右会发生共晶转变,含碳量为4.3%的液态铁碳合金会转化为含碳量为2.11%的
奥氏体和6.67%的
渗碳体两种晶体的混合物,其比例大约是1:1。
L4.3%→Ld(γ2.11%+Fe3C)随着温度的降低,莱氏体中总碳含量组成不变,但其中的组分奥氏体和渗碳体的比例在发生改变。当温度降到727℃以下时,莱氏体中的奥氏体成分会发生
共析转变,生成
铁素体和渗碳体层状分布的
珠光体。
虽然莱氏体中碳的含量是4.3%,但含量在2.06%到6.67%的液态
铁碳合金在降温过程中都会有莱氏体产生,只是由于含碳量不同,产生的固态合金中不仅有莱氏体还有其他成分。 含碳量在2.11%到4.3%的液态铁碳合金在降温到
共晶温度之前,
奥氏体即逐渐析出。到1147℃时,剩余的液态合金发生共晶转变形成莱氏体,整个合金组成是先析出的奥氏体和莱氏体。温度继续降低后,先析出的奥氏体会沿
晶界析出
渗碳体,被称为
二次渗碳体。
γ→
Fe3C(II)这样含碳量在2.11%到4.3%的合金是奥氏体、莱氏体和二次渗碳体的混合物,但二次渗碳体和莱氏体中的渗碳体很难区分。而降到727℃以下时,奥氏体转换成
珠光体,合金组成为珠光体、低温莱氏体和二次渗碳体的混合物,是亚
共晶白口铁的主要成分。
含碳量在4.3-6.67%的液态
铁碳合金在降温到
共晶温度之前,渗碳体逐渐析出,被称为
一次渗碳体。到了1147℃时,剩余的液态合金会发生共晶转变反应转变成莱氏体,此时的合金组成是莱氏体和一次
渗碳体的混合物。随后一直保持这一组成727℃,至室温后即为低温莱氏体和一次渗碳体的混合物,是过共晶白口铁的主要成分。结构上是低温莱氏体分布在粗树枝状的白色一次渗碳体之间[3]。
莱氏体钢中碳化物呈细小颗粒并均匀分布时,这类钢的良好力学性能才能充分体现出来,而这类钢中存在的大量
共晶碳化物只能通过较大变形来达到充分破碎。由于高合金成分影响,其韧性低、变形抗力大、导热性差、冷却过程组织应力大,因此,莱氏体钢锻造始终是锻造的一个难点。
锻造工艺流程主要为:原材料检验一加热一锻造一冷却一检验一退火一检验一包装。原材料检验主要包括化学成分检验、低倍检验及网状碳化物检验。网状碳化物级别一般根据原材料规格,要求小于或等于5级。