Fe-Fe3C相图及简明Fe-Fe3C相图中蕴含的“真善美”

2019年第9
期
1“真”
首先，铁碳合金相图（如图1所示），是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，不同成分的铁碳合金的状态组织随温度变化关系的一种图形。

使用简明Fe-Fe3C 相图（如图2所示）就包含着“真”。

图1铁碳合金平衡组织相图
图2简明Fe-Fe3C 平衡组织相图即从实际出发，这是因为：
（1）由于含碳量大于6.69%的铁碳合金脆性极大，工业上没有使用价值，所以目前的铁碳相图只研究0-6.69%的部分，即以Fe 作为一个组元，以Fe3C 作为另一个组元的Fe-Fe3C 二元合金相图。

（2）铁碳合金相图左上角所包含的包晶反应实际应用较少，为便于研究，将此部分加以简化，称简明Fe-Fe3C 相图。

（3）简明Fe-Fe3C 相图是实事求是的。

它是用热分析法测得不同成分的Fe-Fe3C 含量的铁碳合金的冷却曲线（极其缓慢冷却或加热），在获得大量实验数据的基础上绘制而成的，反映其内在规律。

称其为平衡组织相图，是因为合金在极其缓慢冷却条件下进行的结晶过程。

平衡结晶是指在一定条件下，合金系中参与相变过程的各相的成分和相对质量不在变化所达到的状态。

此时合金系稳定，不随时间改变。

在平
衡结晶条件下得到的组织称为平衡组织。

2“善”
简明Fe-Fe3C 相图的“善”，即其实用性包括以下几个方面：
（1）在钢的热处理中的应用。

与铁碳相图不同，实际的热处理进行的加热和冷却都不是极其缓慢的，而是有一定速度的，因此Fe-Fe3C 相图中关于钢的相图曲线发生了相应的变化，如图3所示。

图3钢铁在加热和冷却时的相图所谓热处理就是钢在固态下加热到一定温度，保温一段时间，然后以一定速度冷却，获得所需组织和性能的工艺。

在热处理
的生产实践中，加热的温度都是在简明Fe-Fe3C 相图的基础上，参考图3获得的。

（2）在铸造方面的应用。

由相图可见，共晶成分的铁碳合金熔点最低，结晶温度范围最小，具有良好的铸造性能。

所以，在铸造生产中，经常用接近共晶成分的铸铁。

（3）在压力加工方面的应用。

奥氏体的强度较低，塑性较好，便于塑性变形。

因此，钢材的锻造、轧制均选择在单相奥氏体区适当温度范围内进行。

如图4所示。

图4铁碳相图适合锻造的区域
（4）在焊接方面的应用。

焊接时由焊缝到母材各区域的温度是不同的，由Fe-Fe3C 相图可知，受不同加热温度的各区域在随后的冷却过程中可能出现不同的组织与性能，这就需要在焊接后采取热处理的方法加以改善。

3“美”
简明Fe-Fe3C 相图的美学价值。

高尔基的《海燕》非常有名，读者无不为勇敢的海燕———胜利的预言家叫好。

这里之所以提到海燕是因为我觉得简明Fe-Fe3C 相图中也蕴含着三只海燕。

从图2，可见：
第一只，ACD 是其双翅，ECF 是其肚子；第二只，GSE 是双翅，PSK 是其肚子；第三只，燕尾GPQ ，局部可代整体，所以，
也可以算一只。

接着，谈一下，Fe-Fe3C 相图的第二个美学价值。

首先，我们认识事物都愿意温故知新；第二，东方美讲究对称，所谓“好事成双”。

以已经掌握的Fe-Fe3C 相
图为基础再讲Fe-G 相图就容易多了，见图5所示。

可以说两个相图恰如一对双胞胎，说其是并蒂莲花，也比较贴切。

图5Fe-Fe3C 和Fe-G 双重相图
Fe-Fe3C 相图及简明Fe-Fe3C 相图中蕴含的“真善美”
威海职业学院
毕静波
摘要：本文通过笔者多年的教学实践，简明阐释Fe-Fe3C 相图中蕴含的“真善美”。

关键词：Fe-Fe3C ；相图；蕴含；“真善美
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