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铁碳合金相图： 从某种意义上讲，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， 也是制定各种热加工工艺的依据。[1]
目录
铁碳合金中的基本相
铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金 的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。
铁存在着同素 异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构 的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fe—Fe3C相图 上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶 格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不 同。
铁碳合金中的基本相：1.铁素体； 2.奥氏体； 3.渗碳体；4、珠光体；5、莱氏体；
铁素体
碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F或α表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，铁素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，但具有良好的塑性、韧性。
奥氏体
碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号A或γ表示。
渗碳体
渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，它的分子式为Fe3C，渗碳体既是组元，又是基本相。
珠光体
用符号P表示，它是铁素体与渗碳体薄层片相间的机械机械混合物。
莱氏体
用符号Ld表示，奥氏体和渗碳体所组成的共晶体。
Fe- Fe3C相图中的特性点分析
Fe-Fe3C相图。图中各点的温度、含 碳量及其意义示于表中。Fe- Fe3C相图中的 特性点均采用固定的字母表示。[2]
| 特性点符号 | 温度/℃ | 含碳量c（%） | 含义 |
|---|---|---|---|
| A | 1538℃ | 0% | 熔点：纯铁的熔点 |
| C | 1148℃ | 4.3% | 共晶点：发生共晶转变L4.3→Ld(A2.11%+Fe3C共晶) |
| D | 1227℃ | 6.69% | 熔点：渗碳体的熔点 |
| E | 1148℃ | 2.11% | 碳在γ-Fe中的最大溶解度点 |
| G | 912℃ | 0% | 同素异构转变点 |
| S | 727℃ | 0.77% | 共析点：发生共析转变A0.77%→p(F0.0218%+Fe3C共析) |
| P | 727℃ | 0.0218% | 碳在α-Fe中的最大溶解度点 |
| Q | 室温 | 0.0008% | 室温下碳在α-Fe中的最大溶解度 |
Fe-Fe3C相图中的特性线分析
Fe-Fe3C相图如图3-25所示。可以看出，Fe-Fe3C相图由三个基本相图（包晶相图、共晶相图和共析相图）组成。相图中有五个基本相：液相L，高温铁素体相 ，铁素体相 ，奥氏体相 和渗碳体相Fe3C。这五个基本相构成五个单相区（其中Fe3C为一条垂线），并由此形成七个两相区：L+δ、L+ 、L+ Fe3C、δ+ 、 + Fe3C 、 + 和 + Fe3C。[3]
在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线，AHJECF为固相线。相图中各特征点的温度、成分及其含义如表所示。
Fe- Fe3CHJB水平线（1495℃）为包晶线，与该线成分（0.09%~0.53%C）对应的合金在该线温度下将发生包晶转变：L0.53 + 0.09 0.17（式中各相的下角标为相应的含碳量），转变产物为奥氏体。
ECF水平线（1148℃）为共晶线，与该线成分（2.11%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共晶转变：L4.3 2.11 + Fe3C。转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号“Le”表示。莱氏体的组织特点为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。
PSK水平线（727℃）为共析线，与该线成分（0.0218%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共析转变： 0.77 0.0218 + Fe3C。转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号“P”表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。共析线又称为A1线。
此外，Fe- Fe3C相图中还有六条固态转变线：
加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。GS线又称为A3线，JN线又称为A4线。
ES线为碳在 -Fe中的固溶线。在1148℃，碳的溶解度最大，为2.11%，随温度降低，溶解度下降，到727℃ 时溶解度只有0.77%。所以含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃ 时，会从奥氏体中析出渗碳体，称为二次渗碳体，标记为Fe3CII。二次渗碳体通常沿奥氏体晶界呈网状分布。ES线又称为Acm线。
PQ线为碳在 -Fe中的固溶线。在727℃，碳的溶解度最大，为0.0218%，随温度降低，溶解度下降，到室温时溶解度仅为0.0008%。所以铁碳合金自727℃向室温冷却的过程中，将从铁素体中析出渗碳体，称为三次渗碳体，标记为Fe3CIII。因其析出量极少，在含碳量较高的合金中不予以考虑，但是对于工业纯铁和低碳钢，因其以不连续网状或片状分布于铁素体晶界，会降低塑性，所以对于Fe3CIII的数量和分布还是要加以控制。
总结
综上所述可见，铁碳合金中的渗碳体根据形成条件不同可分为一次渗碳体Fe3CⅠ（由液相直接析出的渗碳体）、二次渗碳体Fe3CⅡ、三次渗碳体Fe3CⅢ、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。它们分属于不同的组织组成物，区别仅在于形态和分布不同，但都同属于一个相。由于它们的形态和分布不同，所以对铁碳合金性能的影响也不相同。
另外，Fe- Fe3C相图中还有两条物理性能转变线：MO线（770℃）是铁素体磁性转变温度。在770℃以上，铁素体为顺磁性物质，在770℃以下，铁素体转变为铁磁性物质。此线又称为A2线；UV线（230℃）是渗碳体磁性转变温度，又称为A0线。[4]
视频
铁碳合金相图
4-铁碳合金相图分析