铁碳合金图详解（铸造铁碳相图汇总全解）

首先，想要了解铁碳合金、铁碳相图，则需要一些准备知识，比如合金、相、组元成分的概念等，基本如下：

合金：一种金属元素与另外一种或几种元素，通过熔化或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。

相：合金中同一化学成分、同一聚集状态，并以界面相互分开的各个均匀组成部分。

固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

金属化合物：合金的组元间以一定比例发生相互作用儿生成的一种新相，通常能以化学式表示其组成。

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。

铁碳相图

相图分析

Fe—Fe3C相图看起来比较复杂，但它仍然是由一些基本相图组成的，我们可以将Fe—Fe3C相图分成上下两个部分来分析

共晶转变

在1148℃、4.3%C的液相发生共晶转变：Lc(AE Fe3C)，转变的产物称为莱氏体，用符号Ld表示。

存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体，用符号Ld表示，组织由奥氏体和渗碳体组成；存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体，用符号Ldˊ表示，组织由渗碳体和珠光体组成。

低温莱氏体是由珠光体，Fe3CⅡ和共晶Fe3C组成的机械混合物。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察，其中珠光体呈黑色颗粒状或短棒状分布在Fe3C基体上，Fe3CⅡ和共晶Fe3C交织在一起，一般无法分辨。

共析转变

在727℃、0.77%的奥氏体发生共析转变：AS(F Fe3C)，转变的产物称为珠光体。共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体。

特征点

相图中应该掌握的特征点有：A、D、E、C、G(A3点)、S(A1点)，它们的含义一定要搞清楚。根据相图分析如下点：

铁碳相图

相图中重要的点(14个)：

1.组元的熔点: A (0，1538) 铁的熔点；D(6.69，1227) Fe3C的熔点

2.同素异构转变点：N(0, 1394) δ-Fe γ-Fe；G(0, 912)γ-Fe α-Fe

3.碳在铁中最大溶解度点:

P(0.0218,727),碳在α-Fe 中的最大溶解度

E(2.11,1148),碳在γ-Fe 中的最大溶解度

H (0.09,1495),碳在δ-Fe中的最大溶解度

Q(0.0008,RT),室温下碳在α-Fe 中的溶解度

三相共存点:

S(共析点,0.77,727),(A F Fe3C)

C(共晶点,4.3,1148),( A L Fe3C)

J(包晶点,0.17,1495),(δ A L )

其它点

B(0.53,1495),发生包晶反应时液相的成分

F(6.69,1148 ), 渗碳体

K(6.69,727 ), 渗碳体

特性线

相图中的一些线应该掌握的线有：ECF线，PSK线(A1线)，GS线(A3线)，ES线(ACM线)。

水平线ECF为共晶反应线

碳质量分数在2.11%～6.69%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共晶反应。

水平线PSK为共析反应线

碳质量分数为0.0218%～6.69%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共析反应。

PSK线亦称A1线

GS线是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线, 通常称A3线。

ES线是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线.由于在1148℃时A中溶碳量最大可达2.11%, 而在727℃时仅为0.77%,因此碳质量分数大于0.77%的铁碳合金自1148℃冷至727℃的过程中, 将从A中析出Fe3C.析出的渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)。Acm线亦为从A中开始析出Fe3CII的临界温度线.

PQ线是碳在F中固溶线

在727℃时F中溶碳量最大可达0.0218%, 室温时仅为0.0008%, 因此碳质量分数大于0.0008%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中，将从F中析出Fe3C。析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。PQ线亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线。Fe3CIII数量极少，往往予以忽略。

相图相区

1.单相区(4个 1个): L,δ,A,F ,( Fe3C)。

2.两相区(7个):L δ,L Fe3C,L A, δ A ,A F ,A Fe3C ,F Fe3C。

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