鐵碳合金相圖檢視原始碼討論檢視歷史
鐵碳合金相圖： 從某種意義上講，鐵碳合金相圖是研究鐵 碳合金的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、 溫度、組織和性能之間關係的理論基礎， 也是制定各種熱加工工藝的依據。[1]
目錄
鐵碳合金中的基本相
鐵碳合金相圖實際上是Fe-Fe3C相圖，鐵碳合金 的基本組元也應該是純鐵和Fe3C。
鐵存在着同素 異晶轉變，即在固態下有不同的結構。不同結構 的鐵與碳可以形成不同的固溶體，Fe—Fe3C相圖 上的固溶體都是間隙固溶體。由於α-Fe和γ-Fe晶 格中的孔隙特點不同，因而兩者的溶碳能力也不 同。
鐵碳合金中的基本相：1.鐵素體； 2.奧氏體； 3.滲碳體；4、珠光體；5、萊氏體；
鐵素體
碳在α-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號F或α表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，鐵素體的機械性能與純鐵相近，其強度、硬度較低，但具有良好的塑性、韌性。
奧氏體
碳在γ-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號A或γ表示。
滲碳體
滲碳體是一種具有複雜晶體結構的間隙化合物，它的分子式為Fe3C，滲碳體既是組元，又是基本相。
珠光體
用符號P表示，它是鐵素體與滲碳體薄層片相間的機械機械混合物。
萊氏體
用符號Ld表示，奧氏體和滲碳體所組成的共晶體。
Fe- Fe3C相圖中的特性點分析
Fe-Fe3C相圖。圖中各點的溫度、含 碳量及其意義示於表中。Fe- Fe3C相圖中的 特性點均採用固定的字母表示。[2]
| 特性點符號 | 溫度/℃ | 含碳量c（%） | 含義 |
|---|---|---|---|
| A | 1538℃ | 0% | 熔點：純鐵的熔點 |
| C | 1148℃ | 4.3% | 共晶點：發生共晶轉變L4.3→Ld(A2.11%+Fe3C共晶) |
| D | 1227℃ | 6.69% | 熔點：滲碳體的熔點 |
| E | 1148℃ | 2.11% | 碳在γ-Fe中的最大溶解度點 |
| G | 912℃ | 0% | 同素異構轉變點 |
| S | 727℃ | 0.77% | 共析點：發生共析轉變A0.77%→p(F0.0218%+Fe3C共析) |
| P | 727℃ | 0.0218% | 碳在α-Fe中的最大溶解度點 |
| Q | 室溫 | 0.0008% | 室溫下碳在α-Fe中的最大溶解度 |
Fe-Fe3C相圖中的特性線分析
Fe-Fe3C相圖如圖3-25所示。可以看出，Fe-Fe3C相圖由三個基本相圖（包晶相圖、共晶相圖和共析相圖）組成。相圖中有五個基本相：液相L，高溫鐵素體相 ，鐵素體相 ，奧氏體相 和滲碳體相Fe3C。這五個基本相構成五個單相區（其中Fe3C為一條垂線），並由此形成七個兩相區：L+δ、L+ 、L+ Fe3C、δ+ 、 + Fe3C 、 + 和 + Fe3C。[3]
在Fe-Fe3C相圖中，ABCD為液相線，AHJECF為固相線。相圖中各特徵點的溫度、成分及其含義如表所示。
Fe- Fe3CHJB水平線（1495℃）為包晶線，與該線成分（0.09%~0.53%C）對應的合金在該線溫度下將發生包晶轉變：L0.53 + 0.09 0.17（式中各相的下角標為相應的含碳量），轉變產物為奧氏體。
ECF水平線（1148℃）為共晶線，與該線成分（2.11%~6.69%C）對應的合金在該線溫度下將發生共晶轉變：L4.3 2.11 + Fe3C。轉變產物為奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為萊氏體，用符號「Le」表示。萊氏體的組織特點為蜂窩狀，以Fe3C為基，性能硬而脆。
PSK水平線（727℃）為共析線，與該線成分（0.0218%~6.69%C）對應的合金在該線溫度下將發生共析轉變： 0.77 0.0218 + Fe3C。轉變產物為鐵素體和滲碳體的機械混合物，稱為珠光體，用符號「P」表示。珠光體的組織特點是兩相呈片層相間分布，性能介於兩相之間。共析線又稱為A1線。
此外，Fe- Fe3C相圖中還有六條固態轉變線：
加熱時鐵素體向奧氏體轉變終了的溫度線。GS線又稱為A3線，JN線又稱為A4線。
ES線為碳在 -Fe中的固溶線。在1148℃，碳的溶解度最大，為2.11%，隨溫度降低，溶解度下降，到727℃ 時溶解度只有0.77%。所以含碳量超過0.77%的鐵碳合金自1148℃冷至727℃ 時，會從奧氏體中析出滲碳體，稱為二次滲碳體，標記為Fe3CII。二次滲碳體通常沿奧氏體晶界呈網狀分布。ES線又稱為Acm線。
PQ線為碳在 -Fe中的固溶線。在727℃，碳的溶解度最大，為0.0218%，隨溫度降低，溶解度下降，到室溫時溶解度僅為0.0008%。所以鐵碳合金自727℃向室溫冷卻的過程中，將從鐵素體中析出滲碳體，稱為三次滲碳體，標記為Fe3CIII。因其析出量極少，在含碳量較高的合金中不予以考慮，但是對於工業純鐵和低碳鋼，因其以不連續網狀或片狀分布於鐵素體晶界，會降低塑性，所以對於Fe3CIII的數量和分布還是要加以控制。
總結
綜上所述可見，鐵碳合金中的滲碳體根據形成條件不同可分為一次滲碳體Fe3CⅠ（由液相直接析出的滲碳體）、二次滲碳體Fe3CⅡ、三次滲碳體Fe3CⅢ、共晶滲碳體和共析滲碳體五種。它們分屬於不同的組織組成物，區別僅在於形態和分布不同，但都同屬於一個相。由於它們的形態和分布不同，所以對鐵碳合金性能的影響也不相同。
另外，Fe- Fe3C相圖中還有兩條物理性能轉變線：MO線（770℃）是鐵素體磁性轉變溫度。在770℃以上，鐵素體為順磁性物質，在770℃以下，鐵素體轉變為鐵磁性物質。此線又稱為A2線；UV線（230℃）是滲碳體磁性轉變溫度，又稱為A0線。[4]
視頻
鐵碳合金相圖
4-鐵碳合金相圖分析