相圖

共析反應(eutectoid reaction)

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共析是共晶的固態雙胞胎;字尾 -oid 意為「像共晶」。這裡不是液體,而是一個固相在冷卻時同時轉變成兩個不同的固相。正是這一個反應讓鋼表現得像鋼,把沃斯田鐵變成叫做波來鐵的層狀混合物。

更精確地說,共析反應是冷卻時「固體 gamma → 固體 alpha + 固體 beta」,發生在不變溫度(F = 0)。在鐵-碳系統中,就是沃斯田鐵(0.76 wt% C)→ 肥粒鐵(0.022% C)+ 雪明碳鐵(6.7% C),在 727 度 C。由於所涉的每個相都是固體,擴散比共晶更慢,因此冷卻速率強烈掌控產物的粗細。在平衡下它形成波來鐵,即軟的肥粒鐵與硬的雪明碳鐵交錯的層狀組織。

這一個反應是鋼大多數熱處理的根基。恰在 0.76% C(共析)的鋼會變成 100% 波來鐵;含碳較低(亞共析)者先長出初析肥粒鐵,含碳較高(過共析)者先長出初析雪明碳鐵,其餘再進行共析。若冷卻比平衡更快,共析反應完全被跳過,改生成變韌鐵或麻田散鐵,這正是那些非平衡組織永遠不會出現在平衡相圖上的原因。

鐵-碳:沃斯田鐵(0.76% C)→ 肥粒鐵 + 雪明碳鐵,在 727 度 C,形成波來鐵。

一個固體裂成兩個固體,這就是波來鐵背後的機制。

共析是固體變兩固體(共晶則是液體變兩固體)。波來鐵是平衡產物;麻田散鐵與變韌鐵來自非平衡冷卻,並不在相圖上。