文档介绍：铁碳合金相图
非合金钢[（GB／T 13304-91），将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类]和铸铁是应用极其广泛的重要金属材料，都是以铁为基主要由铁和碳组成的铁碳合金。了解铁碳合金成分与组织、性能的关系，有助于我们更好地研究和使用钢铁材料。本章将着重讨论铁碳相图及其应用方面的一些问题。
铁与碳可以形成一系列化合物：、、等。％，％，脆性很大，没有实用价值，所以本章讨论的铁碳相图，实际是-相图。相图的两个组元是和。
-系合金的组元与基本相
组元
⑴纯铁 是过渡族元素，1个大气压下的熔点为1538℃，20℃时的密度为。纯铁在不同的温度区间有不同的晶体结构（同素异构转变），即：
-（体心）-（面心）-（体心）
工业纯铁的力学性能大致如下：抗拉强度=180～230，屈服强度＝100～170，伸长率30～50％，硬度为50～80。
可见，纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工材料用于各种铁芯。
⑵ 是铁和碳形成的间隙化合物，晶体结构十分复杂，通常称渗碳体，可用符号表示。具有很高的硬度但很脆，硬度约为950～1050，抗拉强度=30，伸长率。
基本相
-相图中除了高温时存在的液相，和化合物相外，还有碳溶于铁形成的几种间隙固溶体相：
⑴ 高温铁素体 碳溶于-的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号表示。
⑵ 铁素体 碳溶于-的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号或表示。中碳的固溶度极小，％,600℃％,在727℃时溶碳量最大，％，但也不大，在后续的计算中，如果无特殊要求可忽略不计。力学性能与工业纯铁相当。
⑶ 奥氏体 碳溶于-的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号或表示。奥氏体中碳的固溶度较大，在1148℃％。奥氏体强度较低，硬度不高，易于塑性变形。
-相图
-相图中各点的温度、含碳量及含义
-相图及相图中各点的温度、。
，一般不随意改变。
C, ％(重量) →
-相图
、含碳量及含义
符号
温度（℃）
含碳量[%（质量）]
含 义
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
N
P
S
Q
1538
1495
1148
1227
1148
1148
912
1495
1495
727
1394
727
727
600
（室温）
0
0
0
()
纯铁的熔点
包晶转变时液态合金的成分
共晶点
Fe3C的熔点
碳在γ-Fe中的最大溶解度
Fe3C的成分
α-Fe→γ-Fe同素异构转变点
碳在δ-Fe中的最大溶解度
包晶点
Fe3C的成分
γ-Fe→δ-Fe同素异构转变点
碳在α-Fe中的最大溶解度
共析点
600℃（或室温）时碳在α-Fe中的最大溶解度
-相图中重要的点和线
三个重要的特性点
⑴点为包晶点 合金在平衡结晶过程中冷却到1495℃时。点成分的与点成分的 发生包晶反应，生成点成分的。包晶反应在恒温下进行，反应过程中、、三相共存，反应式为： 或 。
⑵点为共晶点 合金在平衡结晶过程中冷却到1148℃时。点成分的发生共晶反应，生成点成分的和。共晶反应在恒温下进行，反应过程中、、三相共存，反应式为： 或 。
共晶反应的产物是与的共晶混合物，称莱氏体，用符号表示，所以共晶反应式也可表达为： 。
莱氏体组织中的渗碳体称为共晶渗碳体。在显微镜下莱氏体的形态是块状或粒状（727℃时转变为珠光体）分布在渗碳体基体上。
⑶点为共析点 合金在平衡结晶过程中冷却到727℃时点成分的发生共析反应，生成点成分的和。共析反应在恒温下进行，反应过程中、、三相共存，反应式为： 或
共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物，称珠光体，用符号表示，因而共析反应可简单表示为：
中的渗碳体称为共析渗碳体。在显微镜下的形态呈层片状。在放大倍数很高时，可清楚看到相间分布的渗碳体片（窄条）与铁素体片（宽条）。
的强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间，其机械性能如下：
抗拉强度（） 770 延伸率（） 20～35％
冲击韧性（） 30～40 硬度（） 1