鐵碳平衡圖（iron-carbon equilibrium diagram ）：又稱鐵碳相圖或鐵碳狀態(tài)圖。它以溫度為縱坐標，碳含量為橫坐標，表示在接近平衡條件（鐵-石墨）和亞穩(wěn)條件（鐵－碳化鐵）下（或極緩慢的冷卻條件下）以鐵、碳為組元的二元合金在不同溫度下所呈現(xiàn)的相和這些相之間的平衡關(guān)系。
?。?）鐵碳平衡圖釋義
純鐵有兩種同素異構(gòu)體，在912℃以下為體心立方的α－Fe；在912～1394℃為面心立方的γ-Fe；在1394～1538℃（熔點）又呈體心立方結(jié)構(gòu)，即δ－Fe.當碳溶于α－Fe時形成的固溶體稱鐵素體（F）、溶于γ-Fe時形成的固溶體稱奧氏體（A），碳含量超過鐵的溶解度后，剩余的碳可能以穩(wěn)定態(tài)石墨形式存在，也可能以亞穩(wěn)態(tài)滲碳體（Fe3C）形式存在。Fe3C有可能分解成鐵和石墨穩(wěn)定相。但這過程在室溫下是極其緩慢的；即使加熱到700℃，F(xiàn)e3C分解成穩(wěn)定相也需幾年（合金中含有硅等促進石墨化元素時，F(xiàn)e3C穩(wěn)定性減弱），石墨雖然在鑄鐵（2～4％C）中大量存在，但在一般鋼（0.03～1.5％C）中卻較難形成這種穩(wěn)定相。Fe－Fe3C平衡圖有重要的意義并得到廣泛的應(yīng)用。圖1中的實線繪出亞穩(wěn)的 Fe-Fe3C系；虛線和相應(yīng)的一部分實線表示穩(wěn)定的Fe-C（石墨）系；平衡圖中絕大多數(shù)線是根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)繪制的；有些線，如Fe3C的液相線，石墨在奧氏體中溶解度等是由熱力學(xué)計算得出的。
Fe-Fe3C平衡圖由包晶、共晶、共析三個基本反應(yīng)組成。
?、?在1495℃（HJB線）發(fā)生包晶反應(yīng)，LB+δH匊AJ.此時液相LB（0.53％C），δ鐵素體δH（0.09％C），奧氏體AJ（0.17％C）三相共存。冷凝時反應(yīng)的結(jié)果形成奧氏體。
?、?在1148℃（ECF線）發(fā)生共晶反應(yīng)，LC匊AE+Fe3C.此時液相LC（4.30％C），奧氏體AE（2.11％C）。滲碳體（6.69％C）三相共存。冷凝時反應(yīng)的結(jié)果形成了奧氏體與滲碳體的機械混合物，通稱為萊氏體。
③ 在727℃（PSK線）發(fā)生共析反應(yīng)，AS匊FP+Fe3C，此時奧氏體As（0.77％C），鐵素體FP（0.0218％C），滲碳體（6.69％C）三相共存。冷卻時反應(yīng)的結(jié)果形成鐵素體與滲碳體的混合物，通稱珠光體。共析反應(yīng)溫度常標為A1溫度。
?。?）其他幾條線的含義
?、貵S線，奧氏體中開始析出鐵素體或鐵素體全部溶入奧氏體的轉(zhuǎn)變線，稱A3溫度。
②ES線，碳在奧氏體中的溶解限度線，稱Acm溫度。在1148℃時，碳在奧氏體中的最大溶解度為2.11％，而在727℃時只為0.77％。所以凡是碳含量大于0.77％的鐵碳合金，在Acm溫度以下時，奧氏體中將析出滲碳體，稱為二次滲碳體，以區(qū)別于從液態(tài)中析出的一次滲碳體。
?、跴Q線，碳在鐵素體中的溶解限度線。在727℃時，碳在鐵素體中最大溶解度為0.0218％，600℃時為0.0057％，400℃時為0.00023％，200℃以下時小于0.0000007％。碳含量大于0.0218％的合金，在PQ線以下均有析出滲碳體的可能性。通常稱此類滲碳體為三次滲碳體。
?、躈J線，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)?delta;鐵素體，稱A4溫度，純鐵為1394℃，隨碳含量增加而提高。
?、軦BCD線，合金的液相線。
⑥AHJE線，合金的固相線。
此外，770℃水平線表示鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變溫度，常稱為A2溫度。在此溫度以下，鐵素體呈鐵磁性。230℃水平線表示滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度。磁性轉(zhuǎn)變時不發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的變化，滲碳體在230℃以下呈鐵磁性。
?。?）用途
鐵碳平衡圖是研究碳鋼和鑄鐵的基礎(chǔ)，也是研究合金鋼的基礎(chǔ)，它的許多基本特點即使對于復(fù)雜合金鋼也具有重要的指導(dǎo)意義，如在簡單二元Fe-C系中出現(xiàn)的各種相，往往在復(fù)雜合金鋼中也存在。當然，需要考慮到合金元素對這些相的形成和性質(zhì)的影響，因此研究所有鋼鐵的組成和組織問題都必須從鐵碳平衡圖開始。工程上依據(jù)Fe-Fe3C平衡圖把鐵碳合金分為三類，即工業(yè)純鐵（C≤0.021％）、鋼（0.021～2.11％C）和鑄鐵（2.11～6.69％C）。其他在制定鋼鐵材料的鑄造、鍛軋和熱處理工藝等方面，也常以鐵碳平衡圖為依據(jù)。實際加熱時鋼鐵的臨界點往往高于Fe-Fe3C平衡圖上的臨界點，冷卻時則低于平衡圖的臨界點。如圖3所示，習(xí)慣上以A表示平衡圖上的臨界點，沿用奧斯蒙以法文加熱的首字母c及冷卻的首字母r分別標志加熱和冷卻，Ac表示加熱時的臨界點，Ar表示冷卻時的臨界點。
——本文摘自成都鋼鐵網(wǎng)
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