鐵碳合金相圖是研究什麼和什麼的

1. 鐵碳合金相圖是什麼

相圖是反反映金屬材料的化學成分、溫度和組織狀態之間關系的圖解，鐵碳合金相圖就是反映鐵與碳的成分、所存在的溫度與組織狀態的之間關系和規律的圖解形式，橫坐標表明化學成分，縱坐標表示溫度。

2. 什麼是合金相圖

合金相圖一般指鐵碳合金相圖。如圖：

鐵碳合金相圖實際上是Fe-Fe3C相圖，鐵碳合金的基本組元也應該是純鐵和Fe3C。鐵存在著同素異晶轉變，即在固態下有不同的結構。不同結構的鐵與碳可以形成不同的固溶體，Fe—Fe3C相圖上的固溶體都是間隙固溶體。由於α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特點不同，因而兩者的溶碳能力也不同。

在鐵碳合金中一共有三個相，即鐵素體、奧氏體和滲碳體。但奧氏體一般僅存在於高溫下，所以室溫下所有的鐵碳合金中只有兩個相，就是鐵素體和滲碳體。由於鐵素體中的含碳量非常少，所以可以認為鐵碳合金中的碳絕大部分存在於滲碳體中。鐵和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等，有實用意義並被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常稱其為Fe-Fe3C相圖，此時相圖的組元為Fe和Fe3C。

由於實際使用的鐵碳合金其含碳量多在5%以下，因此成分軸從0~6.69%，所謂的鐵碳合金相圖實際上就是Fe—Fe3C相圖。

3. 鐵的相圖分析

碳鋼和鑄鐵是現代汽車工業生產中使用最廣泛的金屬材料，它主要是由鐵和碳兩種元素組成的合金。鋼鐵的成分不同，則組織和性能不同，應用也不一樣。

一、鐵碳合金相圖
利用鐵碳合金相圖，對於材料的應用、加工、熱處理具有重要的指導意義。碳和鐵可形成一些列化合物：Fe3C,Fe2C,FeC。
Fe3C的質量分數為6.69%，超過6.69%的鐵碳合金脆性很大，無實用意義，所以只研究Fe-Fe3C相圖。
鐵碳合金相圖表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態或組織隨溫度變化的圖形。

二、鐵碳合金的組織
1、固溶體
（1）鐵素體（F）：C→á-Fe所形成的間隙固溶體。
性能：強度、硬度低，塑性、韌性好。
（2）奧氏體（A）：C→ã-Fe所形成的間隙固溶體。
性能：強度、硬度低，塑性好。
2、化合物
滲碳體（Fe3C）,復雜斜方；硬而脆，含C量為6.69%；顯微形態可顯示為片狀、粒狀，網狀和板條狀，它的形狀和分布對鋼的性能有很大影響，滲碳體是鋼中主要的強化相。
3、機械混合物：
（1）珠光體（P）:（F+Fe3C）C:0.77%;片層狀，珍珠光澤。
性能：強度，硬度比F高；而塑性韌性比F低。
（2）萊氏體：分為高溫萊氏體（Ld=A+（ F+Fe3C））和低溫萊氏體（L′d=P+（F+Fe3C））
高溫萊氏體性能：碳的質量分數為4.3%，性能與滲碳體相似，硬而脆。
低溫萊氏體性能：性能取決於組成物的性能。
結論：鐵碳合金中有五種組織：F、P、Ld (L』d)、Fe3C
基本相：F、A、Fe3C （P32看錶3-1） 混合相： P、Ld(L』d)
三、Fe-Fe3C相圖分析
（分析簡化後的相圖）

四、相圖中重要的點和線
1、三個重要的點：
（1）C點：共晶點：
共晶萊氏體的顯微組織：塊狀或粒狀A分布在Fe3C基體上。
（2）S點：共析點：
共析P的顯微組織：片層狀。
（3）E點：鋼和鐵的分界點：
工業純鐵、鋼、鑄鐵
2、七條重要的線：
（1）液相線：ACD；固相線：AECF。
（2）兩條水平線：共晶反應線：ECF；共析反應線：PSK——A1線。
（3）GS線——A3線；從A中開始析出下的臨界溫度線；
ES線——Acm線；碳在A中的固溶線（溶解度）；
PQ線——碳在F中的固溶線。

五、碳在鐵碳合金的平衡結晶過程
鋼：0.0218%＜C＜2.11%的鐵碳合金
亞共析鋼：0.0718%＜C＜0.77%
共析鋼：C=0.77%
過共析鋼：0.77%＜C＜2.11%
白口鑄鐵：2.11%≤C＜6.69%
亞共晶白口鑄鐵：2.11%≤C＜4.3%
共晶白口鑄鐵：C=4.3%
過晶白口鑄鐵：4.3%＜C＜6.69%
1、共析鋼結晶過程的分析
2、亞共析鋼結晶過程分析
3、過共析鋼結晶過程分析
4、共晶白口鑄鐵冷卻過程分析
5、亞共晶白口鑄鐵冷卻過程分析
6、過共晶白口鑄鐵冷卻過程分析
結論：看錶3-4，圖3-10是鐵碳合金分類及室溫平衡組織。

六、鐵碳合金的成分——組織——性能關系
按鐵碳相圖，鐵碳合金在室溫的組織是由F和Fe3C兩相組成。兩相的相對質量分數可由杠桿定律求出。
成分：隨含C量增加，F減少，100%→0%，Fe3C增多，由0%→100%。
組織：由F → F+Fe3C
性能：
• 硬度：取決於組成相或組織組成物的硬度和數量。
• 強度：對組織形態很敏感。
• 塑性：Fe3C硬而脆的相，沒有塑性，隨含C量增加；F↓→Fe3C↑→塑性↓。

七、Fe-Fe3C相圖的應用
鐵碳合金相圖表明，含C量不同時，其組織、性能的變化規律，也揭示了相同成分在不同溫度時組織和性能的變化。這為生產實踐中的選材、熱處理工藝的制定提供了依據。
1、作為選材的依據
（1）建築材料和各種型鋼：塑性好，韌度好，選含C量較低的鋼材。
（2）各種機械零件：強度、塑性、韌度都較好，選含C量適中的鋼材。
（3）各種工具鋼：耐磨性、硬度都要求高；選含C量較高的鋼材。
（4）純鐵的強度低，不宜做結構，但導磁率高，矯頑力低，可做軟磁材料。
（5）白口鑄鐵硬度高，脆性大，不能切削加工，也不能鍛造，但耐磨性好，鑄造性能優良，適用於要求耐磨，不受沖擊、形狀復雜的鑄件。
2、在鑄造工藝方面的應用
根據Fe-Fe3C相圖，確定澆注溫度。一般在液相線50℃～100℃。
鑄鐵：共晶點附近；鑄鋼：W(c)0.15%～0.6%之間。
3、在熱軋和熱鍛工藝方面的應用
A強度低，塑性好；因此在鍛造和軋制時選在A區域。初始溫度選在固相線下100℃～200℃之間。
4、在熱處理工藝方面的應用
Fe-Fe3C相圖對著特別重要意義。（在第二節中講）
（你有相圖吧？我沒有發上）

4. 什麼叫鐵碳合金相圖

鐵碳合金相圖是鐵碳二元合金的成分、溫度、形成相之間關系的圖解，是了解鐵碳合金平衡狀態下，不同的合金成分，在不同溫度下所處的狀態（相），所以，也稱之為鐵碳合金平衡圖或鐵碳合金狀態圖。