第四節　鐵碳相圖

一、相圖中的點、線、區的意義

通常情況下，碳在鋼中以Fe3C的形式存在，鐵碳合金通常按Fe-Fe3C相圖進行轉變。圖1-13所示為Fe-Fe3C相圖，它是研究鋼鐵材料的基礎，圖中各特性點的溫度、碳含量及意義見表1-1。各特性點的符號是國際通用的，不能隨意更換。

相圖中的液相線是ABCD，固相線是AHJECF。相圖中有五個單相區，分別是：

ABCD以上——液相區（用符號L表示）；

　AHNA——δ固溶體區（用符號δ表示）；

NJESGN——奧氏體區（用符號γ或A表示）；

　　GPQG——鐵素體區（用符號α或F表示）；

　　DFKZ——滲碳體區（用Fe3C或Cm表示）。

相圖中還有七個兩相區，它們是：L+δ，L+γ，L+Fe3C，δ+γ，α+γ，γ+Fe3C，α+Fe3C。

相圖中有三條水平線，即HJB——包晶轉變線，ECF——共晶轉變線，PSK——共析轉變線。兩條水平虛線分別為鐵素體的磁性轉變線（770℃）和滲碳體的磁性轉變線（230℃）

二、包晶轉變（水平線HJB）

在1495℃恒溫下，碳含量（質量分數）為0.53％的液相與碳含量（質量分數）為0.09％的δ鐵素體發生包晶反應，形成碳含量（質量分數）為0.17％的奧氏體，其反應式為

進行包晶反應時，奧氏體沿δ相和液相兩個方向長大，δ相和液相同時耗盡，最終形成單相奧氏體。

三、共晶反應（水平線ECF）

在1148℃恒溫下，碳含量（質量分數）為4.3％的液相轉變為碳含量（質量分數）為2.11％的奧氏體和滲碳體的機械混合物，又稱為萊氏體，用Ld表示，其反應式為

在萊氏體中，滲碳體是連續分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體的基底上，由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。

四、共析轉變（水平線PSK）

在727℃恒溫下，碳含量（質量分數）為0.77％的奧氏體轉變為碳含量（質量分數）為0.0218％的鐵素體和滲碳體的機械混合物，又稱為珠光體，用P表示，其反應式為

經共析轉變得到的珠光體是片層狀的，其中鐵素體的含量約是滲碳體的8倍（計算公式參考其他有關教材），因此在金相顯微鏡下，較厚的片是鐵素體，較薄的片是滲碳體。

五、固態轉變線

GS線又稱A3線，是在冷卻過程中，由奧氏體析出鐵素體的開始線，或者是在加熱過程中，鐵素體溶入奧氏體的終了線。

ES線又稱線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線，低于此溫度，奧氏體中將析出滲碳體，稱為二次滲碳體。

PQ線是碳在鐵素體中的溶解度曲線，鐵素體從727℃冷卻，會從鐵素體中析出滲碳體，稱為三次滲碳體。