论相图铁碳合金相图可从这样讲解中专

摘 要：本文通过对Fe—F3C相图详细分析，精确总结的方法阐述了Fe—F3C相图讲解的全过程。
关键词：Fe—F3C相图；特性点；特性线；性能
1002-7661（2013）27-010-02
相信了解《金属材料与热处理》这门课的人都知道铁碳合金相图是此门课中很重要的一部分。也可以说是本门课的指南，因为工业上主要应用的金属材料——钢、铁都是铁碳合金，也是本门课所讲的主要内容。那么怎样才能系统地、准确地掌握铁碳合金相图呢？掌握到什么程度才能应用自如呢？接下来我将通过下面的分析告诉大家。

一、要知道学习铁碳合金相图的知识准备

掌握铁碳合金五种基本组织的名称、符号及含碳量。即铁素体（F）含碳量0.0218%，奥氏体（A）含碳量（0.77%—2.11%），渗碳体（Fe3C）含碳量6.69%，珠光体（P）含碳量0.77%，莱氏体（ Ld和Ld/ ）含碳量4.3%。

二、学习铁碳合金相图的组成

铁碳合金相图是人类经过长期实践和大量科学实验总结出来的，它表示在缓慢冷却或缓慢加热条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。因此，图中纵坐标为温度，横坐标为含碳量的质量百分数，由各特性点及特性线组成的十二个区域内标出相应的组织，如下图所示。上课时可以用教学挂图或多媒体课件将此图投影在黑板上。
Fe—F3C相图

三、为什么铁碳合金相图可以认为是Fe—F3C相图

因为生产中实际使用的铁碳合金，其含碳量一般不超过5%，含碳量更高的材料脆性太大，难以加工，没有实用价值。因此，只研究相图中含碳量为0%——6.69%的部分，而这部分的铁碳化合物只有F3C，故铁碳合金相图可以认为是Fe—F3C相图。

四、相图中七个特性点与六条特性线的名称及含义

1、七个特性点

（1）A点指纯铁的熔点1538℃，含碳量为0。
（2）D点指渗碳体的熔点1227℃，含碳量为

6.69%。

（3）E点指碳在奥氏体中的最大溶解度点，温度为1148℃，含碳量为

2.11%。

（4）指纯铁的同素异构转变点，即α —Fe r—Fe，温度为912℃，含碳量为0。
（5）P点指碳在铁素体中的最大溶解度点，温度为727℃，含碳量为0.0218%。
（6）C点，共晶点，指高温液体铁碳合金缓慢冷却到一定温度时，在保持温度不变的条件下，从一个液相中同时结晶出两种固相的点。此点此时结晶出的共晶产物为奥氏体和渗碳体的混合物即莱氏体（Ld）。
（7）S点，共析点，指固相的铁碳合金缓慢冷却到一定温度（727℃）时，在保持温度不变的条件下，从一个固相中同时析出两个固相的点。此点此时从奥氏体（A）中同时析出铁素体（F）和渗碳体即珠光体（P）。
以上七个特性点可以采用多媒体课件，将鼠标指向某点，其含义自行弹出，可以边操作边讲解。

2、六条特性线

（1）ACD线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：液相线，此线以上区域全部为液相，称为液相区，用L表示。对应成分的液态合金冷却到此线上的对应点时开始结晶。在AC线以下结晶出奥氏体，在CD线以下结晶出渗碳体（称为一次渗碳体Fe3C1）。
（2）AECD线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：固相线，此线以上液相线以下为固液共存区。对应成分的液态合金冷却到此线上的对应点时完成结晶过程，变为固态。ACE区域内为液相合金与固相奥氏体，CDF区域内为液相合金与固相渗碳体。（边讲解同时边看图示）
（3）GS线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，又称A3线。的温度为912℃，此时合金中r—Fe开始转变为α—Fe，即奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。
（4）ES线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm线。随着温度的变化，奥氏体的溶碳能力沿该线上的点变化，E点（1148℃）达到最大值2.11%，S点降到最低值0.77%。在AGSE区域内为单相奥氏体。含碳量大于0.77%的奥氏体，在从1148℃缓冷到727℃的过程中，由于其溶碳能力降低，多余的碳会以渗碳体的形式从奥氏体中析出，称为二次渗碳体（Fe3CⅡ）。（边讲解同时边看图示）
（5）ECF线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：共晶线，当不同成分的液态合金冷却到此线（1148℃）时剩余液态合金中将同时结晶出奥氏体和渗碳体的混合物，即莱氏体（Ld）。共晶转变是一种可逆转变，可表示为L A+Fe3C。
（6）PSK线——可以用鼠标指向该线，然后此线变粗，同时弹出以下内容：共析线，又称A1线。当合金冷却到此线时将发生共析转变。从奥氏体A中同时析出渗碳体和铁素体的混合物，即珠光体P。可以表示为A F+ Fe3C，其过程可逆。
以上六条特性线可以采用多媒体课件，将鼠标点向某线，其含义自行弹出，可以边操作边讲解。
[小结]通过以上的分析不难看出，随着含碳量的增加铁碳合金的室温组织为F →F+P → P → P+Fe3C →P+ Fe3C+ Ld/ → Ld/→ Ld/+ Fe3C1，其中珠光体P和低温莱氏体Ld/均由铁素体摘自：毕业论文结论www.618jyw.com
和渗碳体组成，因此可认为铁碳合金的室温组织都是由铁素体和渗碳体组成的，但含碳量由Fe3C的量来决定，含碳量越高，铁素体数量越少；而渗碳体数量越多。含碳量对铁碳合金的必能也有很大的影响，含碳量越高，其强度、硬度越高，而塑性、韧性越低。这一点可以从铁碳合金相图室温组织由左向右看出。

五、Fe—F3C相图的应用

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了极大的差异。可以根据零部件的使用性能来选择材料。此处可以打开应用实例图片进行观看。

2、在铸造生产中的应用

根据Fe—F3C相图的液相线，可以找出不同成分的铁碳合金的熔点，从而确定合适的熔化温度与浇注温度。

3、在锻造工艺上人应用

钢经加热后获得单相奥氏体组织，其强度低，塑性好，易于塑造成形。因此，钢材轧制或锻造的温度范围多选在单一奥氏体区。

4、在热处理工艺上的应用

Fe—F3C相图中的左下角部分是钢进行热处理的重要依据，不同含碳量的钢在加热和冷却时发生的相变规律和具体温度是对不同含碳量的钢采用不同热处理工艺时确定加热温度的重要依据。
通过以上应用分析学生对Fe—F3C相图将会有更加深刻的理解。
六、总结
这一点很重要，前几点讲过的内容虽然环环相扣，但毕竟内容较多，不能短时间全部掌握，为了加强记忆讲完以上内容之后，做一下简明扼要的总结非常有利于对Fe—F3C相图的理解和记忆，可以用相图诀进行总结。
源于：毕业论文理工www.618jyw.com
此正是：温度成分建坐标，铁碳二元要记牢。
两平三垂标特点，九星闪耀五弧交。
共晶共析液固线，十二里面组织标。
基本组织先标好，相间组织共逍遥。
分析成分断组织，铸锻处理离不了。
注：此口决可以调出Fe—F3C相图逐句讲解
铁碳二元——铁和渗碳体
两平——ECF线、PSK线
三垂——含碳量分别为0.77%、

2.11%和4.3%的三条特性成分线

九星——A、C、D、G、S、E、P、F、K九个特性点
五弧——AC、CD、AE、GS、ES五条线
相信，认真听完以上六点讲解的学生将对Fe—F3C相图兴趣掌握，深刻理解，运用自如。
参考文献：
金属材料与热处理/单小君编.4版.北京：中国劳动社会保障出版社，2001.6.
金属材料与热处理/陈志毅主编.5版.北京：中国劳动社会保障出版社，2007.5