Fe—Fe3C相图有一些特性线，它们是 由不同成分合金具有相同意义的点连接起 来的。 有三条水平恒温转变线，二条磁性转 变线(水平)和三条重要的相界线。
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A.三条水平恒温转变线
围绕三条水平线 可 把 Fe—Fe3C 相 图分解为三个部 分考虑：左上角 的包晶部分，右 边的共晶部分， 左下角的共析部 分。
一. 铁碳合金的组元及基本相
钢和铸铁是应用最广的金属材料，虽然它们
的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都
是铁(Fe)和碳(C)两种元素，故统称为铁碳合金。
因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律 解决实际问题是非常重要的。
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在铁碳合金中， Fe 与 C 可以形成一系列化合物： Fe3C、Fe2C、FeC。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。工业上使用的 铁碳合金含碳量不超过 5％，因此，通常所说的铁碳相 图就是Fe-Fe3C部分。
纯铁固态下具有同素异构转变：912°C以下为体心立 方(bcc)晶体结构，912°C到1394°C之间为面心立方(fcc) 结构, 1394°C到熔点之间为体心立方(bcc)结构。
纯铁的同素异构转变
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纯 铁 的 冷 却 曲 线
通常将 Fe Fe 转变称为A4 转 变，转变的平衡临界点温度称为A4 点.
莱 氏 体 金 相 图
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二、Fe—Fe3C相图分析
下图为 Fe- 碳合金双重相图。图中实线部分为 Fe-Fe3C 相图， 虚线表示 Fe-C （石墨）相图（虚线与实线重合的部分以实 线表示）。铁碳相图通常是指Fe-Fe3C相图。
分析点、线、 区特别是重 要的点、三 条水平恒温 转变线、重 要的相界线
（3）渗碳体
前面已讨论过
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(4)石墨
含100%C，灰口铸铁中一个基本组成 相，用C或G表示。
石墨具有简单六方晶格。 同一晶面上碳原子以共价键结合,间距0.142nm结合力较强。 两层晶面的间距为0.34nm，结合力弱。
耐高温，导电，一定的润滑性，但其强度、硬度、塑性和 韧性都极低。 9
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①包晶线：HJB线（1495℃），J为包晶点， wc=0.09～0.53%的Fe-C合金缓冷到HJB线均发生包 晶反应，即：
L0.53+δ
0.09→γ 0.17
（L B+ δ H→γ J）
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②共晶线：ECF水平线（1148℃），C点为共晶点， wc=2.11～6.69%的Fe-C合金缓冷到ECF线均发生共晶反应：
+ Fe3C
（γ S→α P+ Fe3C）
转变产物为铁素体和渗碳体组成的机械混合物（α + Fe3C ），称为珠光体，用P表示。共析转变温度常用 A1表示。
Fe-Fe3C相图
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1. Fe—C合金中的组元
纯铁(Fe) 铁碳合金中组元： 渗碳体（Fe3C）
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纯铁
纯铁（Fe）
熔点1538℃，密度7.87g/㎝³。
纯铁具有磁性转变（770℃磁性转变）。纯铁的强度低， 塑性好(软)，很少用于结构材料。主要利用铁磁性。
纯铁的显微组织
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纯铁的冷却曲线及晶体结构变化
将 Fe Fe转变称为A3 转变， 转变的平衡临界点温度称为A3 点。 通常将α -Fe在770℃的磁性转变（高温 的顺磁性→低温的铁磁性）称为A2转变， 磁性转变温度称为铁的居里点。
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2) 渗碳体(Fe3C)
渗碳体是Fe—C合金中碳以化合物Fe3C形式出现，含碳 量 6.69% 。正交晶系 ,C 原子周围有 6 个 Fe 原子，构成一个 八面体,Fe:C=3:1，一个渗碳体晶胞含有 12 个铁原子和 4 个 碳原子。
L4.30→γ
2.11+
Fe3C （LC→γ E+ Fe3C）
转变产物为奥氏体和渗碳体组成的共晶混合物 （γ +Fe3C ），称为莱氏体，用Ld表示。
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③共析线：PSK水平线（727℃），S点为共析点。凡 wc>0.0218%的Fe-C合金冷却到PSK线均发生共析反应：
γ
0.77→α 0.0218
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相图的分析
五个重要的成份点: P、S 、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、PK。 两个重要转变: 共晶转变反应式、 共析转变反应式。 二个重要温度: 1148 ℃、727 ℃。
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（1）Fe—Fe3C相图的点
五个重要的成份点: P、S、E、C、K。
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（2）Fe—Fe3C相图的线
渗 碳 体 的 晶 格
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Fe3C在230℃以下具有铁磁性，渗碳体在230℃的磁性转 变称为A0 转变。 Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条状。渗 碳体硬而脆，塑性极低，延伸率接近于0。它是钢铁材料 中的主要强化相。 渗碳体组织金相图
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2. Fe-C合金中的基本相和组织
在Fe—Fe3C相图中，Fe-C合金在不同条件(成分，温 度)下，可有六个基本相： 液相、δ相、γ相、α相、 Fe3C相、石墨（C） （1）液相(L) Fe与C在高温下形成的液体溶液。 （2）δ相 C溶于δ －Fe中的间隙固溶体称为δ 铁素体，也称高温 铁素体。在1459℃时最大溶解量可达0.09%，为bcc结构，
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铁素体组织金相图
铁素体 的显微 组织与 工业纯 铁相同, 晶粒常 呈多边 形。
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珠光体 ( P )
铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
珠光体金相图
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莱氏体 ( Ld )
奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
在莱氏体中，渗碳体是一个连续分布的基很脆，所以 莱氏体是一种塑性很差的组织。
（5） 奥氏体
奥氏体(常用γ或A表示)，是C溶解于γ—Fe中形成的间 隙固溶体。γ铁具有fcc面心立方结构。奥氏体间隙大，可 以溶解较多的碳。奥氏体的硬度较低，塑性高。γ铁是顺磁 性的。晶粒呈平直多边形。 碳在γ －Fe中的位置
奥氏体的显微组织
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奥氏体组织金相图
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（6）铁素体
铁素体（α或F） 是C溶于α －Fe中形成 的间隙固溶体,具有体 心立方bcc结构。铁素 体的溶碳能力比奥氏体 小得多，含碳量非常低， 所以其性能与纯铁相似： 硬度低，塑性高。