β铁
| 钢、铁、以及其他铁合金 |
|---|
| 铁碳合金中的相与显微组织 |
| 钢（按成分分类） |
| 钢（按应用分类） |
| 其他含铁材料 |
| 锻铁（熟铁、工业纯铁，含碳量≤0.04%） |
β铁是一种已过时的名词，以前用来称呼钢铁的一种显微组织，后来发现其实就是温度超过临界温度A2，由铁磁性变为顺磁性的肥粒铁[1][2]。
低碳钢、中碳钢及大部分铸铁在室温下的主要相都是肥粒铁（α铁），当铁或肥粒铁钢加热超过临界温度A2，也称为居里温度771 °C（1044K或1420 °F），[3]，其原子因热的随机运动已超过3d轨域未成对自旋电子的磁矩[4]，A2是图1相图中β铁的温度下界，β铁在晶体学上α铁完全相同，只有磁畴及和温度有关的延伸立方晶系晶格参数不同，因此在热处理上的重要性不大。因为这个原因，β相半多不会视为一个独立的相，会视为是α铁在高温下的情形，而the A2温度的重要性也比A1（共晶温度）、A3、Acm临界温度要低。Acm是奥氏体和碳化三铁+γ-Fe平衡的状态，已超过图1的右边界。在技术上来说，α相 + γ相的区域在超过A2之后即为β相 + γ相。β铁的命名维持用希腊字母为铁及钢的相命名的习惯：肥粒铁（α-Fe）、β铁（β-Fe）、奥氏体（γ-Fe）、高温的δ铁（δ-Fe）及高压下的ε铁（ε-Fe）。
A2临界温度和感应加热[编辑]
β铁和A2临界温度对钢的感应加热相当重要，如表面硬化的热处理。钢一般会在900–1000 °C奥氏体化，然后再进行淬火及回火。感应加热是利用高频的交流磁场，在居里温度以下的二个效应来加热钢：涡电流的电阻加热或焦耳（I2R）加热，以及铁磁性材料的磁滞损失。在A2温度以上，磁滞现象消失，而相同温度上升需要的能量比A2温度以下要高很多。需要用对应的电路，调整电感电源的阻抗来补偿上述的变化[5]。
地质学中的β铁[编辑]
乌普萨拉大学的Saxena Dubrovinsky等人观察一个高温高压铁碳晶相下的X射线衍射（XRD），认为是β铁[6]。 A foil of 99.9%纯肥粒铁的薄片用金刚石砧压缩，压力在35–40 GPa，以形成标准的高压相，六方最密堆积的ε铁。将ε-Fe用激光加热到1500 K，用X射线衍射扫描，淬火后再扫描，出现了四层六方最密堆积超晶格的β[7]，认为可能是地球铁质地心的可能状态。不过后续的研究无法产生β铁或是其他的正交晶系，因此上述实验认为可能是亚稳态或是错误的结果[8]。
参考资料[编辑]
- ^ D. K. Bullens et al., Steel and Its Heat Treatment, Vol. I, Fourth Ed., J. Wiley & Sons Inc., 1938, p. 86.
- ^ S. H. Avner, Introduction to Physical Metallurgy, 2nd Ed., McGraw-Hill, 1974, p. 225.
- ^ 3.0 3.1 ASM Handbook, Vol. 3: Alloy Phase Diagrams, ASM International, 1992, p. 2.210 and 4.9, ISBN 0-87170-381-5.
- ^ B. D. Cullity & C. D. Graham, Introduction to Magnetic Materials, Second Ed., IEEE Inc., 2009, p. 91, ISBN 978-0-471-47741-9.
- ^ S. L. Semiatin and D. E. Stutz, Induction Heat Treatment of Steel, ASM International, 1986, p. 95-98, ISBN 0-87170-211-8.
- ^ S. K. Saxena, L. S. Dubrovinsky, P. Haggkvist, Y. Cerenius, G. Shen & H. K. Mao, "Synchrotron X-ray Study of Iron at High Pressure and Temperature", Science, Vol. 269, 22 Sep 1995, p. 1703-4.
- ^ Powder Diffraction File 00-050-1275, International Centre for Diffraction Data, 1998.
- ^ Y. Ma, M. Somayazulu, G. Shen, H. Maob, J. Shub & R. J. Hemley, "In situ X-ray diffraction studies of iron to Earth-core conditions", Physics of the Earth and Planetary Interiors, Vol. 143–144 (2004) p. 455–467.