相圖
沃斯田鐵(austenite,γ-鐵)
/ AW-steh-nite /
把鋼燒到通紅,它的鐵原子會重排成一種面心立方(FCC)堆積,叫做沃斯田鐵。它一下子就能溶進很多碳、變得無磁性、又軟又好塑形。這正是鋼熱加工、以及淬火前的狀態。
更精確地說,沃斯田鐵(gamma-鐵)是碳在鐵中的 FCC 固溶體,在一般碳鋼中穩定於約 727 到 1394 度 C 之間。它的 FCC 結構比 BCC 肥粒鐵有更大的間隙孔,所以能溶進多得多的碳,在 1147 C 可達 2.14 wt%,相對肥粒鐵只有 0.022%。它又軟、有延性、且無磁性(順磁性)。這個相以 William Roberts-Austen 命名。
幾乎所有鋼的熱處理都從沃斯田鐵化開始,也就是加熱進入 gamma 區把碳均勻溶解。接下來會發生什麼,完全取決於你怎麼冷卻:緩冷得到肥粒鐵加波來鐵(平衡),快速淬火則把碳鎖住、得到硬的麻田散鐵(非平衡,不在相圖上)。有些不鏽鋼即使在室溫也是沃斯田鐵,靠鎳來穩定,這也是它們無磁性的原因。
淬火前把鋼在約 850 度 C 沃斯田鐵化;304 不鏽鋼在室溫是沃斯田鐵,且無磁性。
沃斯田鐵高的容碳量在冷卻時失去,正是硬化的驅動力。
沃斯田鐵通常是高溫相,但鎳(如 304 不鏽鋼)可把它穩定到室溫;它高的容碳量在冷卻時流失,正是硬化得以發生的關鍵。
又稱
另見