铁碳相图分析

铁碳相图分析
一、点、线、区及其含义
（一）点
各特征点温度、碳的浓度及
意义。

各特征点符号是国际通用
的，不能随意更换。

（二）线
液相线是ABCD，固相线是
AHJECF。

两条磁性转变线
MO和230 ℃虚线。

（三）区
单相区－5个
相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：
液相区(L)－ABCD以上区域
δ固溶体区－AHNA
奥氏体区(γ)－NJESGN
铁素体区(α)－GPQG以左
渗碳体区(Fe3C)－DFK直线14
两相区－7个
7个两相区分别存在于两个单相区之间：
L+δ－AHJBA
L+γ－BJECB
L+ Fe3C－DCFD
δ+γ－HNJH
γ+α－GPSG
γ+ Fe3C－ESKFCE
α+ Fe3C－PQLKSP
三相区（三条水平线）－3个
包晶线－水平线HJB(L+δ+γ)
共晶线－水平线ECF (L +γ+Fe 3C )
共析线－水平线PSK (γ+α+ Fe 3C )
二、包晶转变（水平线HJB ）
在1495℃的恒温下，0.53％的液相与0.09％的δ 铁素体发生包晶反应，形成0.17％的奥氏体，其反应式为：
包晶转变刚要开始时， δH 和γJ 相对含量 计算如下： 0.09％至 0.53％，都要经历此过程，且不论包晶转变前后转变过程如何，都要获得单相的奥氏体。

含碳量2.11％以下，都有获得单相γ过程。

由于温度高，碳原子扩散较快，所以包晶偏析并不严重。

但高合金钢，合金元素扩散较慢，可能造成严重的包晶偏析。

三、共晶转变（水平线ECF ）
共晶转变是在1148℃恒温下，由 4.3％液相转变为2.11％的奥氏体和6.69％的渗碳体。

其反应式为：
L C γE ＋ Fe 3C
形成 γ与 Fe 3C 的机械混合物，称为莱氏体，用 L d 表示。

渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈短棒状（或颗粒状）分布在渗碳体的基体上。

莱氏体中γ与Fe 3C 的相对含量：
2.11％～6.69％ 范围都要发生共晶转变，叫铸铁，因组织中有莱氏体，断口呈银白色叫做白口铸铁。

四、共析转变（PSK 线）
在 727℃恒温下，由0.77％的γ 转变为0.0218％的α-Fe 和6.69％的Fe 3C 组成的混合
物： γs αp +Fe 3C 共析转变的产物称为珠光体，用符号 P 表示。

水平线PSK 称共析线或共析温度，用符%82%10009.053.017.053.0≈⨯--=
δw %52%10011.269.630.469.6≈⨯--=γw %
48%5213≈-=C Fe w −−→
←℃727L B ＋δH γJ
−−→←℃1495−−→←℃1148
号A 1表示。

大于0.0218％的合金都发生共析转变。

共析转变形成珠光体是层片状的 ：
如果忽略比容差，α体积是Fe 3C 的8倍，如图。

五、三条重要的特征线
（一）GS 线
GS 线又称 A 3线，冷却时由γ析出α的开始线，或在加热时α 溶入γ 的终了线。

实际上，是由 G 点（A 3）演变而来的，随C 增加，γ 向α 同素异晶转变温度逐渐下降，从而由A 3点变成了A 3线。

（二）ES 线
ES 线是碳在γ中溶解度曲线。

低于此曲线，γ中析出渗碳体，称二次渗碳体，用 Fe 3C Ⅱ 表示，又是Fe 3C Ⅱ析出的开始线。

又叫A cm 线。

由相图可以看出，E 点表示奥氏体的最大溶碳量，亦即奥氏体的含碳量在1148℃时为
2.11％。

（三）PQ 线
PQ 线是碳在铁素体中的溶解度曲线。

铁素体中的最大碳的溶解度，在 727℃时达到最大值为0.0218％ 。

随着温度降低，铁素体溶碳量逐渐降低，在 300℃ 以下，溶碳量小于 0.001％。

因此，当铁素体从727℃ 冷却时，要从铁素体中以渗碳体形式析出多余的碳，称为三次渗碳体，通常用Fe 3C Ⅲ表示。

相图中，析出Fe3C Ⅲ最多的是含碳 0.0218％的合金，其含量用杠杆定律计算得：
%7.88%1000218.069.677.069.6≈⨯--==PK SK w α%3.11%7.8813≈-=C Fe w %33.0%10069.60218.03≈⨯=ⅢC Fe w。