你最头疼的铁碳相图，顶级解读来了

2021-11-09 15:09:32 作者：热处理生态圈来源：热处理生态圈分享至：

铁碳合金是人类使用最为广泛的金属材料，不同成分的铁碳合金，组织和性能也不相同。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁-碳相图，可见铁-碳相图的重要性，下面小编带大家从铁-碳合金的典型组织、相图剖析及平衡结晶过程三个方面一起看看那些年我们追过的铁-碳相图。

铁碳相图基础篇

Fe-C合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。

1、Fe-C相图中重要的点

2、Fe-C相图中重要的线

3、Fe-C合金平衡结晶过程

Fe-Fe3C相图中的相：

Ⅳ、过共析钢（0.77%<C%<2.11%）

Ⅴ、共晶白口铁（C%=4.3%）

Ⅵ、亚共晶白口铸铁（2.11%<C%<4.3%）

Ⅶ、过共晶白口铸铁（C%>4.3%）

是不是已经凌乱了，不要急，咱们再从下面这个角度继续推演这个过程：

铁碳相图可视篇

Fe—C二元真乾坤

铁碳相图中的相有：

铁素体：碳溶解于α-Fe中形成的固溶体，用α 或 F 表示；

高温铁素体（δ-铁素体）：由于δ-Fe是高温相，因此碳溶解于δ-Fe中形成的固溶体也称为高温铁素体，用δ 表示

奥氏体：碳溶解于g－Fe中形成的固溶体，用g 或A 表示

渗碳体：铁和碳形成的化合物，含碳量为6.69%，用Fe3C或Cm表示

铁碳相图中的组织：

珠光体：共析转变的产物，是a 与Fe3C的机械混合物，用P表示。

莱氏体：共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，用符号Ld 表示。

低温莱氏体：这种由P与Fe3C组成的共晶体称，用Le‘表示

此外还有Fe3CⅠ、Fe3C Ⅱ、Fe3CⅢ以及Fe3C（共析渗碳体）

组织及相组成计算

接下来让我们们看一下含碳量不同的液相的析晶过程：

C%很低

亚共析

共析

过共析

亚共晶

共晶

过共晶

铁碳相图升华篇

奥氏体：碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格

特征：奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性

铁素体：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体，具有体心立方晶格，溶碳能力极差；

特征：具有良好的韧性和塑性；呈明亮的多边形晶粒组织。

马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，体心正方结构；

常见的马氏体形态：板条、片状。

板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多成群的、相互平行排列的板条所组成的板条束。空间形状是扁条状的，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）；

片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中；当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶马氏体。在生产中正常淬火得到的马氏体，一般都是隐晶马氏体。

回火马氏体：指淬火时形成的片状马氏体（晶体结构为体心四方）于回火第一阶段发生分解—其中的碳以过渡碳化物的形式脱溶—所形成的、在固溶体基体（晶体结构已变为体心立方）内弥散分布着极其细小的过渡碳化物薄片（与基体的界面是共格界面）的复相组织；这种组织在金相（光学）显微镜下即使放大到最大倍率也分辨不出其内部构造，只看到其整体是黑针（黑针的外形与淬火时形成的片状马氏体（亦称“α马氏体”）的白针基本相同），这种黑针称为“回火马氏体”。

这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。

渗碳体：碳与铁形成的一种化合物Fe3C；

特征：含碳量为6.67%，具有复杂的斜方晶体结构；硬度很高，脆性极大，韧性、塑性几乎为零。

珠光体：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体组成的片层相间的机械混合物；

特征：呈现珍珠般的光泽；力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好；

片状珠光体：铁素体和渗碳体以薄层形式，交替重叠形成的混合物；

根据珠光体片间距的大小不同可以分为：

珠光体（片间距450～150nm，形成温度范围A1～650℃，在光学显微镜下能明显分辨出来）

索氏体（片间距150～80nm，形成温度范围650～600℃，只有高倍光学显微镜下才分辨出来）

屈氏体（片间距80～30nm，形成温度范围600～550℃，只能用电子显微镜才能分辨出来）

粒状珠光体：由铁素体和粒状碳化物组成。它是经球化退火或马氏体在650℃~A1温度范围内回火形成。

特征：碳化物成颗粒状分布在铁素体上。

上贝氏体：过冷奥氏体在中温（350~550℃）的相变产物，由过饱和针状铁素体和渗碳体形成的混合物，渗碳体在铁素体针间。

特征：典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，脆性，硬度较高。

下贝氏体：过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。由过饱和针状铁素体和渗碳体形成的混合物，但渗碳体在铁素体针内。

特征：呈黑色针状或竹叶状。

马氏体＋下贝氏体＋屈氏体

粒状贝氏体：过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为M-A组织。

特征：大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。