铁碳合金相图的分析

二、铁碳合金相图的分析Fe-Fe3C相图如图3-25所示。可以看出，Fe-Fe3C相图由三个基本相图（包晶相图、共晶相图和共析相图）组成。相图中有五个基本相：液相L，高温铁素体相，铁素体相，奥氏体相γ和渗碳体相Fe3C。这五个基本相构成五个单相区（其中Fe3C为一条垂线），并由此形成七个两相区：L+δ、L+、L+Fe3C、δ+、+Fe3C、+和+Fe3C。图3-25以相组成物标注的铁碳合金相图在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线，AHJECF为固相线。相图中各特征点的温度、成分及其含义如表3-2所示。表3-2铁碳相图中各特征点的说明点的符号温度/℃含碳量/%说明A15380纯铁熔点B14950.53包晶反应时液相的成分C11484.3共晶点LC⇄γE+Fe3CD12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69渗碳体G9120γ-Fe⇄-Fe同素异构转变点H14950.09碳在-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点LB+H⇄γJK7276.69渗碳体N13940-Fe⇄-Fe同素异构转变点P7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点γS⇄P+Fe3CQ室温0.0008室温下碳在-Fe中的溶解度Fe-Fe3C相图中有三条水平线（三相区）：HJB水平线（1495C）为包晶线，与该线成分（0.09%~0.53%C）对应的合金在该线温度下将发生包晶转变：L0.53+0.090.17（式中各相的下角标为相应的含碳量），转变产物为奥氏体。ECF水平线（1148C）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2.11+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“Le”表示。莱氏体的组织特点为蜂窝状，以Fe3C为基，性能硬而脆。PSK水平线（727C）为共析线，与该线成分（0.0218%~6.69%C）对应的合金在该线温度下将发生共析转变：0.770.0218+Fe3C。转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用符号“P”表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布，性能介于两相之间。共析线又称为A1线。此外，Fe-Fe3C相图中还有六条固态转变线：GS、GP为⇄固溶体转变线，HN、JN为δ⇄固溶体转变线，例如，GS线是冷却时铁素体从奥氏体中析出开始、加热时铁素体向奥氏体转变终了的温度线。GS线又称为A3线，JN线又称为A4线。ES线为碳在-Fe中的固溶线。在1148C，碳的溶解度最大，为2.11%，随温度降低，溶解度下降，到727C时溶解度只有0.77%。所以含碳量超过0.77%的铁碳合金自1148C冷至727C时，会从奥氏体中析出渗碳体，称为二次渗碳体，标记为Fe3CII。二次渗碳体通常沿奥氏体晶界呈网状分布。ES线又称为Acm线。PQ线为碳在-Fe中的固溶线。在727C，碳的溶解度最大，为0.0218%，随温度降低，溶解度下降，到室温时溶解度仅为0.0008%。所以铁碳合金自727C向室温冷却的过程中，将从铁素体中析出渗碳体，称为三次渗碳体，标记为Fe3CIII。因其析出量极少，在含碳量较高的合金中不予以考虑，但是对于工业纯铁和低碳钢，因其以不连续网状或片状分布于铁素体晶界，会降低塑性，所以对于Fe3CIII的数量和分布还是要加以控制。综上所述可见，铁碳合金中的渗碳体根据形成条件不同可分为一次渗碳体Fe3CⅠ（由液相直接析出的渗碳体）、二次渗碳体Fe3CⅡ、三次渗碳体Fe3CⅢ、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。它们分属于不同的组织组成物，区别仅在于形态和分布不同，但都同属于一个相。由于它们的形态和分布不同，所以对铁碳合金性能的影响也不相同。另外，Fe-Fe3C相图中还有两条物理性能转变线：MO线（770C）是铁素体磁性转变温度。在770C以上，铁素体为顺磁性物质，在770C以下，铁素体转变为铁磁性物质。此线又称为A2线；UV线（230C）是渗碳体磁性转变温度，又称为A0线