钢铁知识必备—铁碳相图

---

铁碳相图

铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，对于轧钢来说也是制定各种轧制温度、加热制度、热处理的物理依据。

一、Fe-Fe3C相图的组元

 

1．Fe组元 

纯铁从液态结晶为固态后, 继续冷却到1394℃及912℃时, 先后发生两次同素异构转变。

工业纯铁的机械性能特点：强度低、硬度低、塑性好。

2．C

C在Fe-C合金中的存在形式有三种：

①C溶入Fe的不同晶格中形成固溶体；

②C与Fe形成金属化合物，渗碳体(Fe3C)；

③C以游离态石墨存在于合金中。 

渗碳体(cementite)在铁碳合金中是一种亚稳定相，熔点高，硬而脆，塑性、韧性几乎为零。 在长时间高温下可分解为铁和石墨：

Fe3C→Fe + C

石墨的性能特点为耐高温，可导电，有一定的润滑性，但其强度、硬度、塑性和韧性都极低。

二、Fe-Fe3C相图中的相

 

1．液相L 

2．δ相 高温铁素体 （C固溶到δ -Fe中——δ相） 

C在δ-Fe中的间隙固溶体，晶体结构也为bcc，δ相出现的温度较高，组织形貌一般不观察，也有称高温铁素体。

3．α相 铁素体F （C固溶到 α-Fe中——α相） 

C在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为bcc，仅由α相形成的组织称为铁素体，记为 F (Ferrite)或α。

强度、硬度低、塑性好 （室温：C%=0.0008%, 727度：C%=0.0218%） 

4．γ相、A奥氏体 （C固溶到γ-Fe中——γ相） 强度低，易塑性变形。

C在γ-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为fcc，仅由γ相形成的组织称为奥氏体，记为 A (Austenite)或γ。

5．Fe3C 

铁和碳生成的间隙化合物，其中碳的重量百分比为6.69%，晶体结构是复杂斜方晶系，仅由Fe3C相构成的组织称为渗碳体，依然记为Fe3C，也有写为Cm (Cementite)。 

三、相图分析

1．三条水平线和三个重要点 

（1）包晶转变线HJB：

这是一包晶反应，发生在高温，并且在随后的冷却过程中组织还会发生变化。

（2）共晶转变线ECF

共晶反应，产物共晶体组织称为莱氏体，记录Ld(Ledeburite)

1148摄氏度，C%=2.11---6.69% ，

L4.3---- A2.11+Fe3C（共晶渗碳体）——Le4.3 高温莱氏体 Ld 

（3）共析转变线PSK，

共析反应，产物为两相层片交替分布的共析体组织称为珠光体，记录P(Pearlite)。

2．液固相线 

液相线ACD 固相线AECF 

3．溶解度线

ES线 碳在A中的固溶线，1148摄氏度，2.11%—— 727摄氏度,0.77%,Fe3CII PQ线 碳在F中的固溶线，727摄氏度,0.0218%——0.0008%室温，Fe3CIII 。

4．GS线 

GS线是合金冷却时自奥氏体中开始析出铁素体的温度线，通常称A3线。

5. 特征点

6.特征线

读而思deepreader