磷共晶，惹人晕！

------“图、文”并茂的“三元磷共晶”照片，很罕见；可是，有了，却又很令人晕眩

 

the phosphorus eutectic （steadite）

 

       看到一幅照片，吴老师翻拍于“Color metallography”的“Steadite 三元磷共晶”的彩色图片[1]。照片中的说明是：

铁素体：土黄；磷化三铁：褐色；渗碳体：绿色

 

三元磷共晶，在转变结束的时候是由：奥氏体（γ）+渗碳体（Fe3C）+磷化三铁（Fe3P）组成；所形成的组织成为三元磷共晶，或称斯氏体（Steadite）。奥氏体，在随后的冷却过程中要发生转变，除了因溶解度下降而析出二次相之外，会进一步转变成珠光体。因此，三元磷共晶在室温的时候是由：Fe3P+Fe3C+珠光体，组成。如果珠光体中的渗碳体体发生分解，则三元磷共晶就由：Fe3P+Fe3C+铁素体，组成。

 

不过，铸铁中也常出现二元磷共晶，其由：Fe3P+Fe3C+铁素体（或珠光体），组成。

 

至于说，二元磷共晶怎么来的，磷共晶的转变是依照“石墨系相图”，还是“渗碳体相图”进行的，更加的扑朔迷离。还有一个现实的问题，在《GB/T 7216-2009  灰铸铁金相》中有一个图片、文字的说明[2]；针对二元、三元磷共晶，其中关键的描述是：在磷化铁上均匀分布着……。

 

那么，对照leomet提供的彩色照片，“褐色的Fe3P”哪里有什么“基体相”的风范，难以实至名归。因此，可以肯定的就是，资料[1]与[2 ]，必定有一个是“错”的。因为不知道彩色照片的原始出处，也就不能有比较清晰的判断。做一个猜测：

 

首先，珠光体中的铁素体也是土黄色的，与磷共晶的土黄色组成相是一致的，而且，有的地方，土黄色还是“连在一起的”。珠光体里的渗碳体是褐色，这倒是和磷共晶中的所谓的“Fe3P”是一致的；因此推断，照片中褐色的物相，应当都是渗碳体。至此，绿色的应当是Fe3P。如此，资料[1]与[2]倒是合拍了。

 

另外，个人理解，磷共晶中的铁素体、渗碳体，是奥氏体发生离异共析转变而形成的现在的“模样”。这张照片不是我们一般概念上的“三元磷共晶”，而是“二元磷共晶”。

 

几何形貌上看，二元没有强烈的“方向感”，三元正相反。

 

不管如何，总之是挺晕的；现时最好的就是，不管他是几元就好了，磷共晶，总没错。

 

 

 

参考资料：

[1]  http://www.rclbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=17374  [原创] Steadite 三元磷共晶 构成物  leomet  发表于 2008-4-11 08:54:28

三元磷共晶构成物: Fe3P、Fe3C、Fe。三相共晶混合物 凝固温度：953 C。

是什幺腐蚀剂啊，还是染色的？

Ans.: 染色的。平常看到的"胡椒奌"是Fe 的部份。

 

三元磷共晶：特征是在Fe3P基底上散布着大小和不匀称的α颗粒，有的串连成条分布，在高倍观察下整个共晶体中隐约可见的微微凸起亮白色杆状或粒状碳化物。

 

[2]  http://www.bzfxw.com/soft/softdown.asp?softid=126424  GB/T 7216-2009  灰铸铁金相

附录A

（资料性附录）

磷共晶娄型

A.1 磷共晶按其组成分为四种：二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶-碳化物复合物及三元磷共晶-碳化物复合物。

A.2 抛光态试样经2%～5%硝酸酒精溶液侵蚀，在500倍下观察。磷共晶类型的组成显形貌见表A.1及图A.1～图A.4。

表A.1 磷共晶类型

 

 

图A.1 二元磷共晶

 

图A.2 三元磷共晶

 

图A.3二元磷共晶-碳化物复合物

 

图A.4 三元磷共晶-碳化物复合物

 

[3]  Metallography and Microstructures（published in 2004 as Volume 9 of the ASM Handbook）

 

Fig. 23 As-cast gray iron （Fe-3.33%C-1.64%Si-0.31%Mn-1.37%P-0.107%S）. Ternary phosphorus eutectic. Etched with 4% nital. 1300× （microscopic magnification 1000×）

 

 

Fig. 24 Same as in Fig. 23 but after etching with hot alkaline sodium picrate. C, cementite; F, ferrite

（unaffected）; IP, iron phosphide + ferrite; and TiN, titanium nitride. 1300× （microscopic magnification

1000×）

 

 

Fig. 25 Same as in Fig. 23 but after etching with Klemm I reagent. F, ferrite; C, cementite; and C + IP, cementite + iron phosphide inside the precipitate of phosphorous eutectic. 1300× （microscopic magnification 1000×）

 

 

Fig. 26 Same as in Fig. 23 but after etching with hot Murakami's reagent. IP, iron phosphide; C + F, cementite + ferrite inside the precipitate of phosphorous eutectic. 1300× （microscopic magnification 1000×）

 

 

[4]  BUEHLER® SUM-MET™（The Science Behind Materials Preparation A Guide to Materials Preparation & Analysis）（标乐的技术手册中有关部分，围绕斯氏体的渗碳体、铁素体包围圈，分析起来会很有意思。）

 

Figure 32 shows a somewhat more complex example of selective etching. The micrograph shows the ferrite-cementite-iron phosphide ternary eutectic in gray iron. Etching sequentially with picral and nital revealed the eutectic, Figure 32a, surrounded by pearlite. Etching with boiling alkaline sodium picrate, Figure 32b, colored the cementite phase only, including in the surrounding pearlite (a higher magnification is required to see the very finely spaced cementite that is more lightly colored). Etching with boiling Murakami’s reagent, Figure 32c, colors the iron phosphide darkly and will lightly color the cementite after prolonged etching. The ferrite could be colored preferentially if Klemm’s I was used.

 

Figure 32a. The ternary eutectic （α-Fe3C-Fe3P）in gray cast iron revealed by etching （a, top）in picral and nital to “outline” the phases

 

 

Figure 32b. （top）boiling alkaline sodium picrate to color the cementite. Figure 32c.（bottom） boiling Murakami’s reagent to color the phosphide （200×）.