铁碳合金相图是怎么来的

⑴ 铁碳相图可知，冷却到室温后都会是铁素体+渗碳体，为什么热处理降到室温后能可以得到奥氏体，奥氏体不是

1. 铁碳合金相图是在非常缓慢地加热和冷却的条件下测定的，是接近平衡状态的结果，而实际热处理生产中的加热和冷却不会非常缓慢，甚至非常快，已经偏离了平衡状态。因此，在不平衡条件下，需要借助其他的知识与铁碳合金相图结合，才能够得出正确的结果。

2. 铁碳合金相图是以极纯的铁和碳配制的合金测定的。实际应用的钢铁材料中，当其他多种元素的含量较高时，对临界点和相的成分等都可能有重大的影响，因此，铁碳合金相图无法确切表示品种繁多的合金钢的情况。

   所以，一些合金钢，特别是含有扩大奥氏体区的一些合金元素如镍、钴、锰等元素的奥氏体钢，室温就存在在铁碳合金相图中高温才能够存在的奥氏体。

⑵ 铁碳合金相图的具体分析过程

一丶铁碳合金相图分析如下：

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.

1.【共晶转变】

（1）在1148℃,2.11%C的液相发生共晶转变:Lc (AE+Fe3C),

（2）转变的产物称为莱氏体,用符号Ld表示.

（3）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.

（4）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.

2.【共析转变】

（1）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.

（2）共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而非液体.

3.【特征点】

（1）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：

（2）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

相图

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

4.【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 )

5.【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

6.【特性线】

（1）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)

（2）水平线ECF为共晶反应线.

（3）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.

（4）水平线PSK为共析反应线

（5）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.

（6）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.

（7）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.

（8）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.

（9）Ac1— 在加热过程中，奥氏体开始形成的温度。

（10）Ac3— 在加热过程中，奥氏体完全形成的温度

（11）Ar1— 在冷却过程中奥氏体完全转变为铁素体或铁素体加渗碳体的温度

（12）Ar3— 在冷却过程中奥氏体开始转变为铁素的温度

（13）Arcm— 在过共析钢冷却过程中渗碳体开始沉淀的温度，

·（14）Accm— 在过共析钢加热过程中，渗碳体完全转化为奥氏体的温度。

6.【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.

⑶ 什么是合金相图

合金相图一般指铁碳合金相图。如图：

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。

在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中。铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等，有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为Fe-Fe3C相图，此时相图的组元为Fe和Fe3C。

由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下，因此成分轴从0~6.69%，所谓的铁碳合金相图实际上就是Fe—Fe3C相图。

⑷ 为什么铁碳合金会存在双重相图双重相图的存在对铸铁件的生产有何实际意义

因为铁碳合金中的碳进入铁中有两种形式：
1、以化合物存在，即以 Fe3C存在，这个时候分析铁碳合金必须采用Fe-Fe3C合金相图。
2、以单质存在，即以石墨的形式存在，这个时候分析铁碳合金必须采用Fe-C合金相图。
因此，实际应用中，需要根据碳的存在形式不同，分别选用不同的相图。所以铁碳合金相图有两种，即双重相图。
由于铸铁大部分碳以石墨形式存在，所以，铸铁通常选用Fe-C合金相图。而一部分铸铁中的碳以Fe3C存在，如白口铸铁，这个时候必须采用Fe-Fe3C合金相图，而如果铸铁中碳，一部分以石墨存在，一部分以渗碳体存在，这个时候分析铁碳合金必须采用Fe-Fe3C、Fe-C合金双重相图共同来分析。

⑸ 什么叫铁碳合金相图

铁碳合金相图是铁碳二元合金的成分、温度、形成相之间关系的图解，是了解铁碳合金平衡状态下，不同的合金成分，在不同温度下所处的状态（相），所以，也称之为铁碳合金平衡图或铁碳合金状态图。

⑹ 铁的相图分析

碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属材料，它主要是由铁和碳两种元素组成的合金。钢铁的成分不同，则组织和性能不同，应用也不一样。

一、铁碳合金相图
利用铁碳合金相图，对于材料的应用、加工、热处理具有重要的指导意义。碳和铁可形成一些列化合物：Fe3C,Fe2C,FeC。
Fe3C的质量分数为6.69%，超过6.69%的铁碳合金脆性很大，无实用意义，所以只研究Fe-Fe3C相图。
铁碳合金相图表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。

二、铁碳合金的组织
1、固溶体
（1）铁素体（F）：C→á-Fe所形成的间隙固溶体。
性能：强度、硬度低，塑性、韧性好。
（2）奥氏体（A）：C→ã-Fe所形成的间隙固溶体。
性能：强度、硬度低，塑性好。
2、化合物
渗碳体（Fe3C）,复杂斜方；硬而脆，含C量为6.69%；显微形态可显示为片状、粒状，网状和板条状，它的形状和分布对钢的性能有很大影响，渗碳体是钢中主要的强化相。
3、机械混合物：
（1）珠光体（P）:（F+Fe3C）C:0.77%;片层状，珍珠光泽。
性能：强度，硬度比F高；而塑性韧性比F低。
（2）莱氏体：分为高温莱氏体（Ld=A+（ F+Fe3C））和低温莱氏体（L′d=P+（F+Fe3C））
高温莱氏体性能：碳的质量分数为4.3%，性能与渗碳体相似，硬而脆。
低温莱氏体性能：性能取决于组成物的性能。
结论：铁碳合金中有五种组织：F、P、Ld (L’d)、Fe3C
基本相：F、A、Fe3C （P32看表3-1） 混合相： P、Ld(L’d)
三、Fe-Fe3C相图分析
（分析简化后的相图）

四、相图中重要的点和线
1、三个重要的点：
（1）C点：共晶点：
共晶莱氏体的显微组织：块状或粒状A分布在Fe3C基体上。
（2）S点：共析点：
共析P的显微组织：片层状。
（3）E点：钢和铁的分界点：
工业纯铁、钢、铸铁
2、七条重要的线：
（1）液相线：ACD；固相线：AECF。
（2）两条水平线：共晶反应线：ECF；共析反应线：PSK——A1线。
（3）GS线——A3线；从A中开始析出下的临界温度线；
ES线——Acm线；碳在A中的固溶线（溶解度）；
PQ线——碳在F中的固溶线。

五、碳在铁碳合金的平衡结晶过程
钢：0.0218%＜C＜2.11%的铁碳合金
亚共析钢：0.0718%＜C＜0.77%
共析钢：C=0.77%
过共析钢：0.77%＜C＜2.11%
白口铸铁：2.11%≤C＜6.69%
亚共晶白口铸铁：2.11%≤C＜4.3%
共晶白口铸铁：C=4.3%
过晶白口铸铁：4.3%＜C＜6.69%
1、共析钢结晶过程的分析
2、亚共析钢结晶过程分析
3、过共析钢结晶过程分析
4、共晶白口铸铁冷却过程分析
5、亚共晶白口铸铁冷却过程分析
6、过共晶白口铸铁冷却过程分析
结论：看表3-4，图3-10是铁碳合金分类及室温平衡组织。

六、铁碳合金的成分——组织——性能关系
按铁碳相图，铁碳合金在室温的组织是由F和Fe3C两相组成。两相的相对质量分数可由杠杆定律求出。
成分：随含C量增加，F减少，100%→0%，Fe3C增多，由0%→100%。
组织：由F → F+Fe3C
性能：
• 硬度：取决于组成相或组织组成物的硬度和数量。
• 强度：对组织形态很敏感。
• 塑性：Fe3C硬而脆的相，没有塑性，随含C量增加；F↓→Fe3C↑→塑性↓。

七、Fe-Fe3C相图的应用
铁碳合金相图表明，含C量不同时，其组织、性能的变化规律，也揭示了相同成分在不同温度时组织和性能的变化。这为生产实践中的选材、热处理工艺的制定提供了依据。
1、作为选材的依据
（1）建筑材料和各种型钢：塑性好，韧度好，选含C量较低的钢材。
（2）各种机械零件：强度、塑性、韧度都较好，选含C量适中的钢材。
（3）各种工具钢：耐磨性、硬度都要求高；选含C量较高的钢材。
（4）纯铁的强度低，不宜做结构，但导磁率高，矫顽力低，可做软磁材料。
（5）白口铸铁硬度高，脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但耐磨性好，铸造性能优良，适用于要求耐磨，不受冲击、形状复杂的铸件。
2、在铸造工艺方面的应用
根据Fe-Fe3C相图，确定浇注温度。一般在液相线50℃～100℃。
铸铁：共晶点附近；铸钢：W(c)0.15%～0.6%之间。
3、在热轧和热锻工艺方面的应用
A强度低，塑性好；因此在锻造和轧制时选在A区域。初始温度选在固相线下100℃～200℃之间。
4、在热处理工艺方面的应用
Fe-Fe3C相图对着特别重要意义。（在第二节中讲）
（你有相图吧？我没有发上）