铁碳相图相变常用研究方法

A. 铁碳合金相图的具体分析过程

一丶铁碳合金相图分析锋败如下：

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℃冷至升基芦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，奥氏体完全角成的温度

（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— 在过共析钢冷吵带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.

B. 如何看懂铁碳相图

简单的说，看铁碳相图首先找到5个基本相，即液相（L）,α-铁素体F，δ-铁素体δ ,奥氏体A，和渗碳体C; 其次了解A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M、N、O、P、Q、S特性点和AB、BC、CD、AH、JE、HN、JN、GP特性线的含中嫌义，例坦培或如S 点，温度727度含碳量0.77是共析点，另外根据铁碳相图区分铁碳合金即工业纯铁、钢和白口铁，其让伍中钢根据S点为界分为亚共析钢0.0218~0.77%，共析钢0.77%，过共析钢0.77~2.11%等等，铁碳相图是热处理工作者入门的基础，应该背下来，我们上学时老师要求我们不看书就能准确把相图画出来。到现在我还记得很清楚。

C. 如何看懂铁碳相图如何确定铁碳合金的相变点如何确定某一成分合金在某一温度下的确切的组织和相组成

铁碳合坦手罩金薯模的相变点、某一成分合金在某一温度下的确切的组织和相组成等等都在铁碳合金相图中标让闹注着呐！只要看懂铁碳相图，这些都不是问题。关键问题是如何看懂铁碳相图！
如何看懂铁碳相图呢？
1、学习一下金属学基础知识
2、学习一下晶体学基础知识
3、学习一下二元相图的基础知识
4、理解组元、相、组织、共析反应、共晶反应、包晶反应、匀晶反应、杠杆定律等一些基本概念
5、掌握铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体、渗碳体等等铁碳相图的一些基本概念
掌握以上五条基本上看铁碳相图就入门了。

D. 铁碳合金相图的问题

纯铁的相变点确实是912度，也就是说，如果是纯铁，则912度是不会存在奥氏体的，但是现在却不岩厅是纯铁了，因为有碳存在，形成的不是纯铁而是铁碳合金！！，碳的加入改变了纯铁的相变点，而且随着含碳量的增加，相变点下降，当粗肢隐含碳量达到0.77的时候，相变点在铁碳合金里面达到最低点727度。
纯铁的相变点是G点，即912度，铁碳合金的最低相变点是S点即727度，在含碳量为0~0,77之间，相变点随着含碳量的增加的变化规律就是曲线GS线。
这个很好理解，比如纯水的相变点是零度，饥拆即零度开始结冰，当你往水里面加盐的话，结冰点由零度开始下降，加的盐越多，结冰点就越低，甚至于加盐的水可以在零下20多度而不结冰，这也是为什么北方冬天施工的时候往水泥里面加盐的缘故。

E. 铁碳相图在钢铁材料选材方面的应用

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。钢铁的棚缺拆成分不同，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→-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、热处理工艺的制扮罩定提供了依据。 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，脆性链枣大，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）

F. 铁碳合金相图中的几种基本转变

铁 - 碳合金（铁 - 碳合金）

铁和碳的基团的二元合金元素。铁基材料的最广泛使用的培闷梁一类 - 钢，铸铁，是一种工业用的铁 - 碳合金材料。

其原因为钢材，跨越，从几乎不含碳的纯铁至约4％的含碳铁的第一个可用的部件，在此范围内，相结构和合金的微观结构的广阔范围都发生了很大的变化;此外，可以将各种热加工工艺，特别是金属热处理技术，显着改变合金的组成的组织和性能。

铁 - 碳合金

合金相的形成中，用铁的晶体结构和碳的合金形式相关的存在。有三个同素异形体的纯铁状态：以下912℃为体心立方晶体结构：所述的α-Fe; 9121394℃为面心立方晶体结构，称为γ - 铁; 13941538℃（熔点），并表现出具有体心立方的，称为δ-Fe组成。

(6)铁碳相图相变常用研究方法扩展阅读：

铁碳合金相图中的共析点是含碳量恰好为0.77%的铁碳合金，其温度是727度，是铁碳合金中发生重要的共析转变的成分点，只有该点成分的合金，在该温度下，才能够发生共析转变，转变为完全不同的两个相，其两相统称为珠光体，是铁碳合金的一种重要的组织。

可以说，共析转变贯穿在整个钢的加热或冷却转变反应中，是很重罩行要的合金转变之一，理解或了解了它，才能够对钢的各种热加工工艺打下良好的理论知识基础。

铁碳合金相图中的共晶点是含碳量恰好为4.30%的铁碳合金，其温度是1148度，是铁碳合金中发生重要的共晶转变的成分点，只有该点成分的合金，在该温度下，配运才能够发生共晶转变，转变为完全不同的两个相，其两相统称为莱氏体，是铁碳合金铸铁部分的一种重要的组织。

可以说，共晶转变贯穿在整个铸铁的加热或冷却转变反应中，是很重要的合金转变之一，理解或了解了它，才能够对钢的铸造、焊接工艺打下良好的基础。