铁碳合金相图详解 铁碳合金相图的分析

铁碳合金相图分析

铁-铁3C相图如图1所示。可以看出，Fe-Fe3C相图由三个基本相图组成。相图中有五个基本相:液相L、高温铁素体相D、铁素体相A、奥氏体相G和渗碳体相Fe3C。五个基本相构成五个单相区，从而形成七个两相区:L+δ、L+g、L+ Fe3C、δ+g、g+ Fe3C、g+a和a+ Fe3C。

图1由相组成标记的铁碳合金相图

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、组成和含义见表3-2。

表2铁碳相图中各特征点的描述

Fe- Fe3C相图中有三条水平线:

HJB的水平线为包晶线，该线成分对应的合金在该线温度下会发生包晶转变:L0.53 +d0.09 g0.17，转变产物为奥氏体。

ECF水平线为共晶线，对应线成分的合金在此线温度下会发生共晶转变:L4.3G2.11+Fe3C。转变产物是奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号“le”表示。莱氏体的显微结构为蜂窝状，以Fe3C为基础，性质为硬脆。

PSK水平线为共析线，线成分对应的合金在此线温度下会发生共析转变:g0.77 a0.0218+Fe3C。转变产物是铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号“P”表示。珠光体的显微组织以两个相在片层中的分布为特征，其性能介于两个相之间。共析线也叫A1线。

此外，Fe- Fe3C相图中有六条固态转变线:

GS和GP是ga固溶体转变线，HN和JN是δ g固溶体转变线。例如，GS线是冷却时铁素体从奥氏体析出，加热时铁素体转变为奥氏体的温度线。GS线又叫A3线，JN线又叫A4线。

ES线是碳在g-Fe中的固溶体线。在1148℃时，碳的溶解度最高，为2.11%。随着温度的降低，溶解度降低，727℃时溶解度仅为0.77%..因此，当铁碳合金的碳含量超过0.77%，从1148°C冷却到727°C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线也叫Acm线。

PQ线是碳在a-Fe中的固溶体线。727°C时，碳的溶解度最高，为0.0218%。随着温度的降低，溶解度降低，室温下仅为0.0008%。所以在铁碳合金从727°C冷却到室温的过程中，会有渗碳体从铁素体中析出，称为三次渗碳体，标记为Fe3CIII。由于沉淀量小，在高碳含量的合金中不考虑。但对于工业纯铁和低碳钢，由于它以不连续网络或片状分布在铁素体晶界，会降低塑性，所以要控制Fe3CIII的数量和分布。

综上所述，铁碳合金中的渗碳体根据形成条件的不同可分为五种类型:一次渗碳体Fe3C ⅰ、二次渗碳体Fe3C ⅱ、三次渗碳体Fe3C ⅲ、共晶渗碳体和共析渗碳体。它们属于不同的组织成分，区别只在于形态和分布不同，但都属于同一个阶段。由于它们的形态和分布不同，对铁碳合金的性能有不同的影响。

另外，Fe- Fe3C相图中有两条物性转变线:MO线为铁氧体磁转变温度。770°C以上，铁素体为顺磁性物质，770°C以下，铁素体转变为铁磁物质。这条线也叫A2线。UV线是渗碳体的磁转变温度，也称为A0线。