Chap4第1页第四章铁碳合金相图碳钢与铸铁是使用最为广泛的金属材料，是铁和碳组成的合金，不同成分的碳钢和铸铁，组织和性能也不相同。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁碳相图。在铁碳合金中，根据结晶条件不同，组元碳可具有碳化物Fe3C（渗碳体）和石墨两种形式，渗碳体在热力学上是一个亚稳定相（meta-stablephase），而石墨是稳定的相。在通常情况下，铁碳合金是按Fe-Fe3C系进行转变，本章我们讨论的铁碳相图实际上就是Fe-Fe3C相图。4-1铁碳合金的组元一、纯铁纯铁的熔点为1538℃，其冷却曲线如图7.1所示。纯铁由液态结晶为固态后，继续冷却到1394℃及912℃时，先后发生两次晶格类型的转变。金属在固态下发生的晶格类型的转变称为同素异晶转变（allotropictransformation）。同素异构转变伴有热效应产生，因此在纯铁的冷却曲线上，在1394℃及912℃处出现平台。铁的同素异晶转变如下：（体心立方）（面心立方）（体心立方）FeFeFeCCOO−⇔−⇔−αγδ9121394温度低于912℃的铁为体心立方晶格，称为α-Fe；温度在912~1394℃间的铁为面心立方晶格，称为γ-Fe；温度在1394~1538℃间的铁为体心立方晶格，称为δ-Fe。工业纯铁的机械性能特点是强度、硬度低，塑性好，其机械性能大致如下：时间温度（℃）图7.1纯铁的冷却曲线及晶体结构的变化Chap4第2页拉伸强度σb18×107~28×107N/m2屈服强度σ0.210×107~17×107N/m2延伸率δ30~50%断面收缩率ψ70~80%冲击值160~200J/cm2布氏硬度HB50~80二、碳在铁中的固溶体碳的原子半径较小，在α-Fe和γ-Fe中均可进入Fe原子间的空隙而形成间隙固溶体。碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体（ferrite），常用符号F或α表示，其最大溶解度为0.0218wt%C，发生于727℃，碳多存在于体心立方α结构的八面体空隙。铁素体与α-Fe在居里点770℃以下均具有铁磁性。碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体（austenite），常用符号A或γ表示，其最大溶解度为2.11wt%C，发生于1148℃，碳多存在于面心立方γ结构的八面体空隙。奥氏体与γ-Fe均具有顺磁性。三、铁碳化合物当铁碳合金中碳含量超过它在铁中的溶解限度时，多余的碳主要以碳化物Fe3C的形式存在。Fe3C称为渗碳体，是一种具有复杂结构的间隙化合物，其中含碳6.69wt%，其硬度很高，塑性几乎为零。4-2Fe-Fe3C相图分析Fe-Fe3C相图如图7.2所示。Chap4第3页图中ABCD为液相线，AHJECF为固相线。整个相图主要由包晶、...
