文档介绍：铁碳合金相图
主要内容
铁碳合金的相结构
铁碳合金相图
碳钢与铸铁
铁碳合金相图的应用及其局限
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第一节 铁碳合金的相结构
纯铁从液态结晶后得到体心立方晶格的δ-Fe，随后随着温度的降低发生同素异构转变，得到面心立方晶格的γ-Fe，再冷却生成体心立方晶格的α-Fe。
碳溶入α-Fe和γ-Fe中所形成的固溶体称为铁素体和奥氏体。当含量超过铁素体和奥氏体的溶解度时，则会出现金属化合物相Fe3C，称为渗碳体。
碳原子溶入δ-Fe中所形成的固溶体称为高温铁素体。它在1394℃以上的高温出现，对工程上应用的铁碳合金的组织和性能没有什么影响，故不作为铁碳合金的基本相。
铁碳合金相图的基本组成相是铁素体，奥氏体和渗碳体。
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A
N
G
纯铁的冷却曲线
Fe-Fe3C相图（局部）
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一、铁素体
碳原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，称做铁素体。由于体心立方晶格的α-Fe的晶格间隙半径只有，而碳原子半径为，所以碳在铁素体中的溶解度很小。在727℃%，而在室温时固溶度几乎降为零。因此，常温下铁素体的力学性能与纯铁相近，其数值如下：
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抗拉强度σ b 180-280Mpa
屈服强度σ S 100-170Mpa
断后伸长率A 30%-50%
冲击韧性αK 160-200 J/cm2
布氏硬度HB 50-80HBS
由此可见，铁素体有优良的塑性和韧性，但强度，硬度较低，在铁碳合金中是软韧相。铁素体是912℃以下的平衡相，也称做常温相，在铁碳相图中用符号F或α表示。
二、奥氏体
碳原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体，称做奥氏体。具有面心立方晶格的γ-Fe的晶格间隙半径为，比α-Fe的间隙稍大，在1148℃%。随着温度的降低，碳在γ-Fe中的固溶度下降，在727℃%(共析点)。
奥氏体是727℃以上的平衡相，也称高温相。在高温下，奥氏体具有极好的塑性，所以在此相区具有良好的热轧、锻造等热加工工艺性能。在铁碳合金相图中，奥氏体通常用符号A或γ表示。
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三、渗碳体
渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有复杂结构间隙化合物，属于复杂八面体结构，%。
渗碳体的硬度高达HB800，但脆性大，塑性和韧性几乎是零。在铁碳合金中，它是硬脆相，是碳钢的主要强化相。渗碳体在碳钢中的含量和形态对钢的性能影响很大。它在铁碳合金中可以呈片状、粒状、网状和板状形态存在。
在高温时，钢和铸铁中的渗碳体在一定时间会发生下面的分解反应，析出石墨态的碳。反应式如下：
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Fe3C → 3Fe+C（石墨）
一、相图图形介绍
在铁碳合金系中，%的铁碳合金脆性大，没有使用价值。%的这一部分，通常称为铁碳合金相图，也称Fe-Fe3C相图，如图2-1所示。
在Fe—Fe3C相图中，较稳定的化合物Fe3C与Fe是组成二元合金的两个组元。相图有三个部分组成，左上角为包晶相图。包晶相图与共晶相图都是具有三相平衡反应的基本相图，但是在1400℃以上发生反应，在研究和应用中对铁碳合金的组织和性能都没有什么影响，故不予研究。Fe—Fe3C相图可简化为图2-2形式。
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第二节 铁 碳 合 金 相 图
L+Fe3C
图2-1
Fe-Fe3C 相图
图2-2 简化的Fe-Fe3C相图
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L A + Fe3C
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恒温
1148℃
恒温
727℃
相图的右上部为共晶相图。在1148℃时，%的合金发生共晶反应：
A + Fe3C
以上反应生成的铁素体与渗碳体组成的机械混合物共析体组织，称为珠光体，以符号P表示。
以上反应生成的奥氏体与渗碳体组成的机械混合物共晶体组织，称为莱氏体，以符号Ld表示。
相图的左下部为共析相图。共析相图与共晶相图相似，所不同的是共晶相图是从液相中同时析出两个固相，产物称作共晶体；而共析相图则是从一个固相中同时析出两个新的固相，产物称作共析体。在铁碳合金中，%的奥氏体在727℃时发生共析反应：