材料科学铁碳相图

5.6铁碳相图纯铁的同素异构转变金属的多晶型性（同素异构现象）多晶型性转变（同素异构转变）纯铁的同素异构转变δ-Fe

γ-Fe

α-Fe纯铁的成分及性能纯铁（工业纯铁）：含杂质0.10%～0.20%性能：σb=180～230MPa

σ0.2=100～170MPa

δ=30%～50%

ψ=70%～80%

Ak=128～160J

HBS=50～805.6.1

纯铁及其同位素转变纯铁及其同位素转变1394℃912℃

铁素体（F或α）定义：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体晶格结构：bcc最大溶解度：0.0218%（727℃）性能：

σb=180～230MPa

σ0.2=100～170MPa

HBS=50～80

δ=30%～50%

ψ=70%～80%

ak=160～200J/cm2

δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体，称为高温铁素体。最大溶解度：0.09%（1495℃）

铁碳合金的相和组织组成铁碳合金的相和组织组成奥氏体（A或γ）定义：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体（高温组织）晶格结构：fcc最大溶解度：2.11%（1148℃）性能：

σb≈400MPa

HBS=170～220

δ=40%～50%高塑性、无磁铁碳合金的相和组织组成

渗碳体（Fe3C）定义：Fe与C所形成的金属化合物晶格结构：复杂正交性能：σb≈30MPa

HB=800

δ≈0

ψ≈0

硬而脆（耐磨性好）

Fe3C

3Fe+C（石墨）合金渗碳体：（Fe、Me）3C Fe3（C、N）或Fe3（C、B）

石墨碳晶格结构：简单六方性能:加工性能机械性能铁碳合金的相和组织组成高温

Fe–C

二元相图Fe3CFe2CFeC温度FeC(6.69%C)

Fe-Fe3C相图相区重要线ABCDAHJECFCDHJBECFPSK（A1）GS（A3）ES（Acm）PQ铁碳合金相图分析铁碳合金相图分析重要点N、G

——

同素异构转变点H、E、P、Q

——最大溶解度点J、C、S

——包晶、共晶、共析点A、D

——

Fe、Fe3C熔点包晶反应共晶反应共析反应铁碳合金相图分析LdLdPPδL+AFAL+Fe3CA+FF+Fe3CA+Fe3Cδ+Lδ+ALAB0.53C4.3DE2.11FGS0.77P0.02KQJ0.17HFeFe3C0.096.69

珠光体（P）定义：F与Fe3C所形成的机械混合物（平均含碳量：0.77%）性能：σb≈750MPa

HBS=180

δ≈20%～25%

ak=30～40J/cm2综合性能铁碳合金的相和组织组成

莱氏体（Ld、或Le、）定义：A与Fe3C所形成的机械混合物（平均含碳量：4.3%）性能：硬而脆铁碳合金的相和组织组成

铁碳合金分类

铁碳合金的结晶过程分析共析钢[wc=0.77%]铁碳合金相图分析室温平衡组织:100%P（F和Fe3C）组成相的质量分数为：亚共析钢[0.0218%<wc<0.77%]铁碳合金相图分析0.20%C组成相的质量分数为：0.40%C室温平衡组织:F+P，其相对量为：过共析钢[0.077%<wc<2.11%]铁碳合金相图分析硝酸酒精侵蚀苦味酸侵蚀室温平衡组织:P+Fe3CⅡ

，其相对量为：工业纯铁[wc<0.02%]铁碳合金相图分析室温平衡组织:F+Fe3CⅢ

共晶白口铁[wc=4.3%]铁碳合金相图分析室温平衡组织:100%亚共晶白口铁[2.11%<wc<4.3%]铁碳合金相图分析室温平衡组织:P+Fe3CⅡ+过共晶白口铁[4.3%<wc<6.69