铁碳合金状态图中主要特性点的含义
铁碳合金相图
含碳量越高，钢的强度、
硬度越高，而塑性、韧性 越低，这在钢经过热处理 后表现尤为明显。
四、Fe－Fe3C相图的应用
在焊接工艺上的应用
1、在钢铁材料选用方面的应用
Fe－Fe3C相图反映了铁碳合金的组织、性能随成分的变化规律，为钢铁材 料的选用提供了依据。如各种型钢及桥梁、船舶、各种建筑结构等，都需要强度 较高、塑性及韧性好、焊接性能好的材料，故一般选用含碳量较低（WC＜0.25％） 的钢材；各种机械零件要求强度、塑性、韧性等综合性能较好的材料，一般选用 碳含量适中（WC＝0.30％～0.55％）的钢；各类工具、刃具、量具、模具要求硬 度高，耐磨性好的材料，则可选用含碳量较高（WC＝0.70％～1.2％）的钢。纯 铁的强度低，不宜用作工程材料。白口铸铁硬度高、脆性大，不能锻造和切削加 工，但铸造性能好，耐磨性高，适于制造不受冲击、要求耐磨、形状复杂的工件， 如冷轧辊、球磨机的铁球等。
二、选择题 1、奥氏体是具有（ ）晶格的铁。 A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状 2、合金发生固溶强化的主要原因（ ）。 A晶格类型发生了变化 B 晶粒细化 C 晶格发生畸形 D 晶界面积发生变化 3、铁碳合金相图上的共析线是（ ）。 A、ACD B、ECF C、PSK 4、组成合金的最基本的独立物质称为（ ）。 A、相 B、组元 C、组织 5、单晶体的滑移变形是在（ ）的作用下发生的。 A、切应力 B、拉应力 C、压力
第三章
铁碳合金
学习目标：
一、铁碳合金相图的组成
二、Fe－Fe3C相图中特性点的含义
三、铁碳合金相图中特征线的含义及各区域内
的组织。
三、单相区、二相区和三相区分析
一、铁碳合金相图的组成
铁碳合金相图——表示在缓慢冷却（或缓慢加热）的条件下，
铁碳合金相图43820
体Fe3CⅡ。
8
二、相图中的特性线
5）GS线 奥氏体冷却时开始向铁素 体转变的温度线，通常称 为A3线。
6）PSK水平线 共析线，通常称为A1线。 奥氏体冷却到共析线温度 （727℃）时，将发生共 析转变生成珠光体（P），
wC＞0.0218%的铁碳合金
均会发生共析转变。 9
共晶和共析的概念：
共晶：指一定成分的液
按含碳量的不同，铁 碳合金的室温组织可 分为工业纯钛、钢和 白口铸铁。其中，把 含碳量小雨0.0218% 的铁碳合金称为纯铁； 把含碳量大于 0.0218%而小于2.11% 的铁碳合金称为钢； 把含碳量大于2.11% 的铁碳合金称为铸铁。
17
纯铁、钢和铸铁的含碳量：
⑴ 工业纯铁(组织为单相铁素体) (<0.0218% C)
4.3%C)
部分莱氏体组织)
③ 过共晶白口铸铁 (4.3 ～ 6.69%C)
18
铁碳合金的室温组织及分类：
合金类别 纯铁 亚共析钢
钢 共析钢
含碳量 <0.0218
(%)
0.0218~0.77
室温组织 F
F+P
0.0218~2.11 0.77 P
过共析钢
0.77~2.11 P+Fe3CⅡ
亚共晶铸铁
白口铸铁 共晶铸铁
20
2.共析钢的组织的变化顺序： 共析钢在室温时的组 织是珠光体，合金的 组织按下列顺序ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化：
• 目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为0～6.69%的 铁碳合金部分（即Fe－Fe3C部分），因为含碳量大 于6.69％的铁碳合金在工业上无使用价值。
3
二、相图中点的含义
1）A点 纯铁的熔点，温度 1538℃,Wc=0
铁碳合金相图名词含义解释
铁碳合金相图名词含义解释
铁碳合金相图是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金的成分、温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分,温度和性能之间关系的基础,也是制定热加工工艺的基础。
含C>6.69%，在工业上无实际意义,而含C量在6.69%时，Fe与C 形成Fe3C，故可看成一个组元,即铁碳合金状态图实际为Fe-Fe3C的状态图。
1 各特性点的含义
1)A: 纯铁熔点含C: 0% 1538度
2)C: 共晶点含C:4.3% 1148度
3)D: Fe3C熔点含C:6.69% 1600度
4)E: C在A中最大溶解度含C:2.11 1148度
5)F: Fe3C成分点含C:6.69% 1148度
6)G: α-Fe与γ-Fe转变点含C:0% 912度
7)K: Fe3C成分点含C:6.6 727度
8)P: C在α-Fe中最大溶解度含C:0.02% 727度
9)S: 共析点含C:0.77% 727度
10) Q: C在α-Fe中溶解度含C:0.0008% 室温
2 主要线的意义
1)ACD:液相线,液体冷却到此线开始结晶。
2)AECF:固相线此线下合金为固态。
3)ECF:生铁固相线,共晶线,液体—Ld。
第三节 铁碳合金及相图
3） Fe-Fe3C相图相区分析：
包括： （1）液相区： （2）液、固两相区： （3）固相区： 也包括： （1） 单相区：L、F、A、Fe3C （2） 两相区：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C （3） 三相区：Le+A+ Fe3C、P+Le’+ Fe3C
简化后的Fe-Fe3C状态图
G Q
S
FP
Fe3 C K
4.3 6.69
P
0.0218 0.77 2.11
C%
C—共晶点，1148℃ 4.3%C 共晶点—发生共晶反应的点。 共晶反应 — 在一定的温度下，由一定成分的液体同时结 晶出一定成分的两个固相的反应。
共晶反应的产物——共晶体——机械混合物
L（4.3%C）
1148℃
A（2.11%C ）+ Fe3C （6.69%C ）
纯铁
0.01%C铁素体500×
2）奥氏体（A）：碳溶解在γ -Fe中形成的间隙固溶体。 γ -Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148℃）。 由于γ -Fe一般存在于727～1394℃之间，所以奥氏体也 只出现在高温区域内。显微镜观察，奥氏体呈现外形不 规则的颗粒状结构，并有明显的界限。 其 δ =40～50%，具有良好的塑性和低的变形抗力。是 绝大多数钢种在高温进行压力加工所需的组织。 3）渗碳体（Fe3C）：铁与碳形成的稳定化合物。含碳 量为6.69%。 HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。 显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。
Fe-Fe3C相图中主要特性点含义见表：
2）Fe-Fe3C相图中特性线：
ACD线—液相线 AC—析出A CD—析出 Fe3C AECF线—固相线 AE—A析出终了线
铁碳相图
图9-3 表2 特性线 ACD AECF GS ES ECF PSK 铁碳合金的液相线 铁碳合金的固相线 冷却时，从奥氏体中析出铁素体的开始线，常用 A3 表示 碳在奥氏体中的溶解度曲线，常用 Acm 表示 共晶转变线 共析转变线，常用 A1 表示 表3 相 区 Fe-Fe3C状态图中主要相区 状态图中主要相区 存 在 L A L+A L+Fe3CⅠ A+F A+Fe3C F+Fe3C 的 相 Fe-Fe3C状态图中主要特性线的含义 状态图中主要特性线的含义 说 明
铁碳合金状态图
Fe-Fe3C 状态图中主要点、线、区 状态图中主要点、 状态图中主要点、线、区的含义见表 1、表 2 和表 3。
表1 点的符号 A C D E G S P 温度(℃) 1538 1148 1227 1148 912 727 727 Fe-Fe3C状态图中主要特性点 状态图中主要特性点 说明 纯铁的熔点 共晶点，共晶反应 L4.3 ⇔ A2.11+Fe3C 渗碳体的溶点 碳在γ-Fe 中的最大溶解度点 纯铁的同素异晶转变点 共析点，共析反应 A0.77 ⇔ F0.0218+Fe3C 碳在α-Fe 中的最大溶解度点 碳量比(C) 0 4.3 6.69 2.11 0 0.77 0.0218
表4 铁碳合金分类
分类 亚共析钢 钢 共析钢 过共析钢 碳量比(C) ＜0.77 =0.77 ＞0.77 室温组织 F+P P P+Fe3CⅡ
亚共晶白口铁 白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁
＜4.3 =4.3 ＞4.3
P+ Fe3CⅡ+L'd L'd Fe3CⅠ+L'd
Байду номын сангаас
第二章 铁碳合金 第三节 铁碳合金状态图
6.67％
1538℃
A
铁碳合金状态图 2
D
Y
A+Y Y +Fe3CⅠ
C F 1148℃ 912℃ G
A
A3
F+A
P S
E
Fe3C
Acm
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+L’ L’ L’ +Fe3CⅠ
K
727℃
F
F+P
Q
C％ 0.218%
P
P+Fe3CⅡ
P+Fe3CⅡ+L’’
L’’
L’’ +Fe3CⅠ
2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
7
铁碳合金状态图的作用
铁碳合金状态图主要是用来分析铁碳合金的成 分、温度、组织三者之间的关系。
当含碳量增加时，铁素体的比例减少，珠光体比例
增大，故而碳钢的机械强度和硬度增大，塑性和韧 性降低； 当含碳量超过0.9%时，碳钢中C的含量增多，硬度 增加，强度、塑性、韧性均下降； 当温度一定时，控制了碳钢的含碳量就控制了碳钢 的组织和性能；碳钢的机械性能又决定了碳钢的用 途。
过共析钢结晶过程
液态金属冷却至点1时开始生成A晶核； 冷却至点2后，液体金属全部结晶为A； 冷却至点3后，在GS至PSK间随温度下降不 断析出Fe3CⅡ，同时剩余A中的含碳量沿ES 线不断减少而得到珠光体P。
2013-7-25
1-3 铁碳合金状态图
22
共晶生铁结晶过程
冷却至点1时发生共晶反应生成莱氏体Ld； 点1至点2间的莱氏体称为高温莱氏体L d ； 冷却至点3后则称为低温莱氏体L d’。
铁碳合金状态图(精)
过共析钢： （0.77%＜C＜2.11%）
② ③ ① 合金III： P Fe3C A Fe3C 室温 ④
LL AΒιβλιοθήκη A共晶白口铸铁： （C=4.3%） L L 'd Ld ② 合金IV： ① 室温
铁碳合金状态图
铸钢件生产技术课程
铁碳合金状态图
用来表示在平衡状态下，不同含碳量的铁碳合金 在不同温度下所处的状态，晶体结构和显微组织 特征的图称为铁碳合金状态图（又叫铁碳平衡
图）。 利用合金状态图可以全面了解不同成分的铁碳合 金在不同温度下处于什么状态，组织结构等，它 是制定熔铸、锻造、热处理工艺的重要依据，也 是分析合金组织研究相变规律的工具。
2. 铁碳合金分类
钢 含C量0.0218～
2.11% 共析钢 含C量0.77% S点 P 亚共析钢0.0218≤0.77% S点以左 F+P 过共析钢0.77≥2.11% S点以右 Fe3c+P 3.2.2.2 白口铸铁 2.116.69% 共晶白口铸铁 4.3% 亚共晶白口铸铁 2.114.3% 过共晶白口铸铁 4.36.69%
3.铁碳合金相图的用途
1. 作为选用钢材料的依据：
如制造要求塑性、韧性好，而强度不太高
的构件，则应选用含碳量较低的钢；要求 强度、塑性和韧性等综合性较好的构件， 则选用含碳量适中的钢，各种工具要求硬 度高及耐性好，则应选用含碳量较高的钢。
2.定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据
在铸造方面：
3. 典型铁碳合金的结晶过程
共析钢：（C=0.77%） L P L A A ③ 合金I： ① ② 室温 亚共析钢：（0.0218%＜C＜0.77%） A F L A A L ④ ② ③ 合金II： ① F P 室温
铁碳合金相图60218
铁碳合金 (按成分可
⑵钢(高温组织为单相 A，易于
变形)
分为三类)
① 亚共析钢 (0.0218 ～ 0.77%C) ② 共析钢 (0.77%C) ③ 过共析钢 (0.77 ～ 2.11%C)
(3)白口铸铁(在液态下结晶时，全部
或部分液相会发生共晶变，获得全部或
① 亚共晶白口铸铁 (2.11 ～ 4.3%C) ② 共晶白口铸铁 (4.3%C)
按含碳量的不同，铁 碳合金的室温组织可 分为工业纯钛、钢和 白口铸铁。其中，把 含碳量小雨 0.0218%的铁碳合 金称为纯铁；把含碳 量大于0.0218%而 小于2.11%的铁碳合 金称为钢；把含碳量 大于2.11%的铁碳合 金称为铸铁。 17
纯铁、钢和铸铁的含碳量：
⑴ 工业纯铁(组织为单相铁素体) (<0.0218% C)
围内，温度不宜太高，以免钢材严重氧
化或发生奥氏体晶界熔化（过烧）。终
锻（或终轧）温度，一般亚共析钢控制
在稍高于GS线，过共析钢控制在稍高
于PSK线。温度不能太低，以免钢材因
塑性变差，导致产生裂纹。
30
4、在热处理方面的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用
Fe－Fe3C相图是制订热处 理工艺的依据。应用Fe－ Fe3C相图可以正确选择各种 碳钢的退火、正火、淬火等 热处理的加热温度范围。由 于含碳量的不同，各种碳钢 热处理的加热温度和组织转 变也各不相同，都可从状态 图中求得。
2、过共晶白口铸铁的室温组织是（一次渗碳）体加 （ 低温莱）氏体。
3、共晶白口铸铁的含碳量为（ 4.3）%
33
一、 填空题
1、常见的金属晶体类型有（ ）晶格、（ ）晶格和（ ）晶格三种。
2、金属的整个结晶过程包括（ ）、（ ）两个基本过程组成。
3-3铁碳合金相图
1.作为选材的依据 碳对铁碳合金的组织和性能有着重大的影 响。不同成分的铁碳合金在机械性能和工艺 性能等方面产生极大的差异。
2.在铸造生产中的应用 根据Fe━Fe3C相图的液相线，可以找出不 同成分的铁碳合金的熔点，从而确定合适的 溶化温度与浇注温度。
3.在锻造工艺上的应用 钢经加热后获得单相奥氏体。其强度低，塑性 好，易于塑性变形加工。因此，钢村轧制或锻 造的温度范围多选在单一奥氏体区。
Fe ━ Fe3C相图中有七个特性点及6条 特性线，当了解这些点、线的含义后， 就可以把一个看似复杂的相图分割成不 同的区域，当成分（含碳量）和温度变 化时，按一定的规律可分析出各区域产 生的组织
Fe ━ Fe3C相图中七个特性点及温度、含碳量和含义
点的符号 A C D E G S P 温度(℃) 1538 1148 1227 1148 912 727 727 含碳量(%) 0 4.3 6.69 2.11 0 0.77 0.0218 含义 纯铁的熔点 共晶点,Lc↔(A+Fe3C) 渗碳体的熔点 碳在奥氏体(γ━Fe)中的最大溶解度点 纯点的同素异构转变点, α━Fe↔γ━Fe 共析点，As↔(F+Fe3C) 碳在铁素体 (α━Fe)中的最大溶解度点
按碳的含量分类： 工业纯铁(含碳量小于0.0218%) 钢大于2.11%)
铁碳合金的室温组织都是由铁素体和 渗碳体组成的，但含碳量不同时，铁 素体和渗碳体的相对量会有变化。 铁碳合金的成分不但对其组织上有影 响，对其性能也有影响。含碳量越高， 钢的强度、硬度越高，而塑性、韧性 越低，在钢经过热处理后表现尤为明 显。
Fe-Fe3C相图中六个特性线及含义
特性线
ACD AECF GS ES ECF PSK
含义 液相线━此线之上为液相区域，线上点为对应不同成分合金的结晶 开始温度 固相线━此线之下为固相区域，线上点为对应不同成分合金的结晶 终了温度 也称A3线，冷却时从不同含碳量的奥氏体中析出铁素体的开始线 也称Acm线，碳在奥氏体(γ━Fe)中的溶解度曲线 共晶线，Lc↔(A+Fe3C) 共析线，也称A1线，As↔(F+Fe3C)
热处理中最重要的铁碳合金相图的知识总结
铁碳合金相图1、纯铁的同素异构转变许多金属在固态下只有一种晶体结构，如铝、铜、银等金属在固态时无论温度高低，均为面心立方晶格（金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心，如图a）。
钨、钼、钒等金属则为体心立方晶格（八个原子分布在立方体的八个角上，一个原子处于立方体的中心，如图b所示）。
但有些金属在固态下存在两种或两种以上的晶格形式，如铁、钴、钛等，这类金属在冷却或加热过程中，其晶格形式会发生变化。
金属在固态下随着温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。
图a 面心立方晶体 图b 体心立方晶体图1是纯铁的冷却曲线。
液态纯钛在1538℃进行结晶，得到体心立方晶格的δ-Fe 。
继续冷却到1394℃发生同素异构转变，成为面心立方晶格γ-Fe。
在冷却到912℃又发生一次同素异构转变，成为体心立方晶格α-Fe。
正因为纯铁的这种同素异构转变，才使钢和铸铁通过热处理来改变其组织和性能成为可能。
图1 纯铁的冷却曲线纯铁的同素异构转变与液态金属的结晶过程相似，遵循结晶的一般规律：有一定的平衡转变温度（相变点）；转变时需要过冷度；转变过程也是由晶核的形成和晶核的长大来完成。
但是这种转变是在固态下进行的，原子扩散比液态下困难，因此比液态金属结晶具有较大的过冷度。
另外，由于转变时晶格致密度的改变，将引起晶体体积的变化。
如：γ-Fe转变为α-Fe时，他可能引起钢淬火时产生应力，严重时会导致工件变形或开裂。
纯铁的磁性转变温度为770℃。
磁性转变不是相变，晶格不发生转变。
770℃以上无铁磁性，770℃以下有铁磁性。
2、铁碳合金的基本组织在铁碳合金中，铁和碳是两个基本组元。
在固态下，铁和碳有两种结合方式：一是碳溶于铁中形成固溶体，二是铁与碳形成渗碳体，它们构成了铁碳合金的基本组成相。
（1）液相 用”L”表示。
是铁碳合金在熔化温度以上形成的均匀液体。
（2）铁素体用符号"F"（或“α”、“δ”）表示。
铁碳合金状态图
② 亚共析钢
③ 过共析钢
3）白口铸铁
2.11％ < WC ≤ 6.69％
按室温组织不同，又可分为以下三种： ① 共晶白口铸铁 WC = 4.3％ 室温组织：低温莱氏体 ② 亚共晶白口铸铁 2.11％ < WC < 4.3％ 室温组织：低温莱氏体 + 珠光体 + 二次渗碳体 ③过共晶白口铸铁 4.3％ < WC ≤ 6.69％ 室温组织：低温莱氏体 + 一次渗碳体。
渗碳体是强化相，其形状有条状、网状、
片状、粒状等，它的形状、大小和分布对 钢的性能起重要作用。
四、珠光体
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%）
性能组织：介于F 和 Fe3C之间具有良好的综合力学性能
层片状
颗粒状
五、莱氏体
莱氏体（Ld）
定义：A与 Fe3C 所形成的机械混合物
727
共晶相图
共析相图
0.0218
0.77
2.11
4.3
Fe — Fe3C状态图
第一节 铁碳合金的基本相
一、铁素体
铁素体（F 或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体
晶格结构：体心立方晶格
最大溶解度：0.0218%（727℃）
性能组织：强度低、硬度低而塑性好。
二、奥氏体
奥氏体（A
2、制定铸、锻、热处理工艺的重要依据
1）铸造方面： 浇注温度一般在液相线以上50～100°C 铸造生产中，共晶成分附近的铸铁应用最多在此范围的钢， 其结晶温度范围小，铸造性能好
2）锻造方面： 锻造时，将其温度加热到A体区域， 能获得良好的塑性，易于锻造成形 白口铸铁中有大量硬而脆的渗碳体， 故不能锻造
铁碳相图及线材控制
铁碳相图一、铁碳合金中的相1、金属的同素异构转变金属在固态下随温度的变化，有一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。
金属由同素异构转变所得到的不同晶格的晶体，称为同素异构体。
金属的同素异构转变，即由一种晶体结构转变为另一种晶体结构，必须通过原子的重新排列来完成，这与液相结晶时原子的重新排列是相似的，实质上也是一个结晶过程。
为了和液相结晶过程相区别，通常把固态变化成为重结晶。
这种金属重结晶也是遵守结晶的一般规律，即有一定的转变温度、转变时需要过冷，其转变过程也是通过生核和核长大来完成的。
由于这种转变是在固态进行的，因此它们与液相结晶过程又有许多不同之处，其主要表现如下：1）同素异构转变时，新相一般在旧相的晶界上生核。
2）同素异构转变具有较大的过冷倾向。
3）同素异构转变时容易产生较大的内应力。
这是由于转变是晶格的变化引起了体积的变化。
例如，由γ-Fe 转变为α-Fe 时体积膨胀约为1%。
同素异构转变时不能整块金属各部位同时均匀的发生转变，而这种转变的不均匀性会导致体积变化的不均匀，由此产生较大的内应力，甚至产生破裂。
固溶体也会产生同素异构转变，例如奥氏体向铁素体转变。
固溶体的同素异构转变过程与纯金属的同素异构转变过程相似，但固溶体的同素异构转变过程是在一定温度下进行的，且在转变过程中新旧两相的成分不断发生变化，这与合金结晶过程有类似的地方。
2、纯铁铁是钢铁材料的基本组成元素，所以有时把所有钢铁材料统称铁基合金。
Fe 是过渡族元素，1个大气压下的熔点为1538℃，20℃时的密度为2/m kg 3107.87⨯。
纯铁在不同的温度区间有不同的晶体结构（同素异构转变），即：δ-Fe （体心）γ-Fe （面心）α-Fe （体心）工业纯铁的力学性能大致如下：抗拉强度b σ=180～230MPa ，屈服强度2.0σ＝100～170MPa ，伸长率=δ30～50％，硬度为50～80HBS 。
可见，纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工材料用于各种铁芯。
铁碳合金状态图
(2)合金的平衡结晶过程及其组织
1）固溶体合金（合金Ⅰ）
成分位于M点以左（即wSn≤19%）或N点以右（即wSn≥97.5%）的合金称为固溶体合金 液态合金缓冷至温度1，开始从L相中结果出α固溶体。随温度的降低，液相的数量不断减少，α固
由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以 进行热处理。并且可以正确选择加热温度。
讨论：
默画出铁碳相图,标明C、S、E、F点的成分及 ECF、PSK线的温度,标明各相区;
说明铁与碳在液态和固态的相互作用以及各相的 本质，指出α-Fe与F；γ-Fe与A的区别;
写出相图中C、S两点进行相变的反应式,指出各是 什么反应,说明其相变特点;说出ECF; PSK; ES; GS各线的意义;
两种不同晶体的转变。 GS——A冷却析出F开始线, 通常称为 A3线。 ES——C在A中溶解度曲线/ 冷却时A析出Fe3C开始线, 又称 Acm线。 PSK——共析线，又称A1线。wC>0.021 8% 的铁碳合金，缓冷至
727°C（PSK共析线）都发生共析转变。 S点：共析点 共析反应：AS←－→P（FP+ Fe3C） PQ——C在F中的溶解度曲线。
三个单相区和三个两相区：即L+α、L+β、α+β相区。 在三个两相区之间有一根水平线MEN，是L+α+β三相 并存区 。
2）共晶反应
成分位于（E）点的合金，在温度达到水平线MEN所对应的温度 （tE=183℃）时，将同时结晶出成分为M点的α相及成分为N点的β 相。其转变式为：
铁碳合金状态图中主要特性点的含义
Fe-Fe3C状态图特性点符号温度/℃含碳量/% 含义A 1538 0 纯铁熔点C 1148 共晶点LC→A E+Fe3CD 1227 渗碳体的熔点E 1148 碳在γ-Fe中的最大溶解度G 912 0 纯铁的同素异构转变点α-Fe→γ-FeS 727 共析点As→Fp+Fe3CP 727 碳在α-Fe中的最大溶解度Q 室温室温时碳在α-Fe中的溶解度ACD为液相线，此线以上的合金为液态，冷却到此线开始结晶。
AECF为固相线，此线以下的合金为固态，合金加热此线开始熔化。
GS是冷却时从不同含碳量的奥氏体中开始析出铁素体的温度线，又称A3线。
ES是碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm线。
ECF线是共晶线，含碳量大于%的铁碳合金冷却至此温度线（1148℃），在恒温下发生共晶转变，即从液态合金中结晶奥氏体和渗碳体晶体的机械混合物，故此线是一条水平线。
PSK是共析线，又称A1线。
Wc=%的奥氏体，冷却至此线（727℃），在恒温下同时析出铁素体和渗碳体晶体的机械混合物成为共析体，称为珠光体。
含量在%—%之间的所有铁碳合金，缓慢冷却到PSK线，都会在恒温下发生共析反应，生成一定数量的珠光体。
共晶转变Wc=%的液相在1148℃温度下，同时结晶处含碳量为%的奥氏体和含碳量为%的渗碳体，这种转变叫做共晶转变。
共析转变Wc=%的奥氏体，在727℃（723℃）温度下，同时析出铁素体与渗碳体，这种转变为共析转变。
平衡组织根据常温下的平衡组织又可分为三类：（1）亚共析钢—含碳量%%之间的铁素体+珠光体；（2）共析钢—含碳量%的珠光体；（3）过共析钢—含碳量%之间的珠光体+渗碳体Ⅱ。
白口铸铁含碳量%%，根据常温组织也可分为三种：（1）亚共晶白口铸铁（C<%）：珠光体+渗碳体Ⅱ+莱氏体；（2）共晶白口铸铁（C=%）：莱氏体；（3）过共晶白口铸铁（C>%）：莱氏体+渗碳体Ⅰ。
发生相变转变的温度成为临界点：Ac1—加热时，珠光体转变为奥氏体温度；Ac3—加热时，铁素体转变为奥氏体的终了温度；Accm—加热时，二次渗碳体在奥氏体中溶解的终了温度；Ar1—冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度；Ar3—冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度；Arcm—冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的开始温度。
3-3 铁碳合金相图
铁 碳 合 金 状 态 图
5） ECF水平线（1148C）为共晶线： 与该线成分（2.11%~6.69%C）对应的合金在 该线温度下将发生共晶转变：L4.3 A2.11 + Fe3C。 转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为 莱氏体，用符号“Ld”表示。莱氏体的组织特点 为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。
3、过共析钢的结晶过程 过共析钢在3点以前与共析钢类似； 当缓冷到3点温度时，奥氏体的溶碳量随着温度的 下降而逐渐降低，并沿着奥氏体晶界析出二次渗 碳体；随着温度继续下降，二次渗碳体不断析出 ，而剩余奥氏体的碳含量沿ES线逐渐减少； 温度降到4点(727℃)时；剩余奥氏体恒温下发生 共析转变而形成珠光体； 共析转变结束后，合金组织为珠光体加二次渗碳 体，直至室温。 所有过共析钢的室温平衡组织都是珠光体+网状二 次滲碳体。 但随着含碳量的增加，组织中珠光体的数量减少 ，网状二次 滲碳体的数量增加，并变得更粗大。
L（4.3％C） Ld（A＋Fe3C）
铁 碳 合 金 状 态 图
2、主要特性线 2） ） ACD AECF 线 31 ） GS 线线 液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成 固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成 奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通 的线，铁碳合金在此线以上处于液相。 的线。在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体 常称为 A3线。 AC线下结晶出奥氏体；CD线下结晶出渗碳体。 状态。
w
2、亚共析钢（以 c=0.45％为例） 过W c=0.45％的亚共析钢作合金线，与相图 分别交于1、2、3、4点温度。 亚共析钢在3点以前的结晶过程与共析钢类似； 当缓冷到3点时，从均匀的奥氏体中开始析出铁素 体； 温度继续下降，奥氏体量逐渐减少，铁素体 量逐渐增加，就会将多余的碳原子转移到尚未转 变的奥氏体中，引起未转变的奥氏体的含碳量沿 GS线逐渐增加。 当温度降至4点（727℃）时，剩余奥氏体含碳 量增加到了Wc＝0.77％，具备了共析转变的条件， 转变为珠光体。原铁素体不变保留了在基体中。 4点以下不再发生组织变化。故亚共析钢的室 温组织为铁素体＋珠光体。
鉄碳合金晶相组织图组成及区域、点、线的意义
鉄碳合金金相组织图组成及区域、点、线的意义铁碳合金相图是表示在缓慢冷却(或缓慢加热)的条件下，不同成份的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。
（一）铁碳合金相图的组成铁碳合金中，铁和碳可以形成一系列的化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等。
而工业用铁碳合金的含碳量一般不超过5％。
因此，我们研究的铁碳合金只限于Fe—Fe3C(C＝6．69％)范围内。
故铁碳合金相图也可认为是Fe-Fe3C相图。
图3-24是Fe-Fe3C相图。
图中纵坐标为温度，横坐标为含碳量的质量百分数。
为了便于掌握和分析Fe-Fe3C相图，将相图上实用意义不大的左上角部分(液相向δ—Fe及δ—Fe向γ—Fe转变部分)以及左下角GPQ线左边部分予以省略。
图3-25简化Fe-Fe3C相图（二）Fe—Fe3C相图中点、线的含义1、Fe—Fe3C相图中几个主要特性点的温度、含碳量及其物理含义见表3-3。
2、Fe—Fe3C相图的特性线在Fe—Fe3C相图上，有若干合金状态的分界线，它是不同成份合金具有相同含义的临界点的连线。
几条主要特性线的物理含义如下：Fe—Fe3C相图中的几个特性点（1）ACD线为液相线。
此线以上区域全部为液相，用L来表示。
金属液冷却到此线开始结晶，在AC线以下从液相中结晶出奥氏体，在CD线以下结晶出渗碳体。
（2）AECF线为固相线。
金属液冷却到此线全部结晶为固态，此线以下为固态区。
在液相线与固相线之间为金属液的结晶区域。
这个区域内金属液与固相并存，AEC区域内为金属液与奥氏体；DCF区域内为金属液与渗碳体。
（3）GS线冷却时奥氏体向铁素体转变的开始线（或加热时铁素体转变成奥氏体的终止线)，常用符号A3表示。
奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。
当铁中溶入碳后，其同素异构转变开始温度则随溶碳量的增加而降低。
（4）ES线是碳在奥氏体中的溶解度线，常用符号Acm表示。
在1148℃时，碳在奥氏体中的溶解度为2.11％(即E点含碳量)、在727℃时碳降到0.77％(相当于S点)。
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Fe-Fe3C状态图
ACD为液相线，此线以上的合金为液态，冷却到此线开始结晶。
AECF为固相线，此线以下的合金为固态，合金加热此线开始熔化。
GS是冷却时从不同含碳量的奥氏体中开始析出铁素体的温度线，又称A3线。
ES是碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm线。
ECF线是共晶线，含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却至此温度线（1148℃），在恒温下发生共晶转变，即从液态合金中结晶奥氏体和渗碳体晶体的机械混合物，故此线是一条水平线。
PSK是共析线，又称A1线。
Wc=0.77%的奥氏体，冷却至此线（727℃），在恒温下同时析出铁素体和渗碳体晶体的机械混合物成为共析体，称为珠光体。
含量在0.02%—6.69%之间的所有铁碳合金，缓慢冷却到PSK线，都会在恒温下发生共析反应，生成一定数量的珠光体。
共晶转变
Wc=4.3%的液相在1148℃温度下，同时结晶处含碳量为2.11%的奥氏体和含碳量为6.67%的渗碳体，这种转变叫做共晶转变。
共析转变
Wc=0.77%的奥氏体，在727℃（723℃）温度下，同时析出铁素体与渗碳体，这种转变为共析转变。
平衡组织
根据常温下的平衡组织又可分为三类：
（1）亚共析钢—含碳量0.0218%-0.77%之间的铁素体+珠光体；
（2）共析钢—含碳量0.77%的珠光体；
（3）过共析钢—含碳量0.77%-2.11之间的珠光体+渗碳体Ⅱ。
白口铸铁
含碳量2.11%-6.69%，根据常温组织也可分为三种：
（1）亚共晶白口铸铁（C<4.3%）：珠光体+渗碳体Ⅱ+莱氏体；
（2）共晶白口铸铁（C=4.3%）：莱氏体；
（3）过共晶白口铸铁（C>4.3%）：莱氏体+渗碳体Ⅰ。
发生相变转变的温度成为临界点：
Ac1—加热时，珠光体转变为奥氏体温度；
Ac3—加热时，铁素体转变为奥氏体的终了温度；
Accm—加热时，二次渗碳体在奥氏体中溶解的终了温度；
Ar1—冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度；
Ar3—冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度；Arcm—冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的开始温度。