第四节　铁碳相图

一、相图中的点、线、区的意义

通常情况下，碳在钢中以Fe3C的形式存在，铁碳合金通常按Fe-Fe3C相图进行转变。图1-13所示为Fe-Fe3C相图，它是研究钢铁材料的基础，图中各特性点的温度、碳含量及意义见表1-1。各特性点的符号是国际通用的，不能随意更换。

相图中的液相线是ABCD，固相线是AHJECF。相图中有五个单相区，分别是：

ABCD以上——液相区（用符号L表示）；

　AHNA——δ固溶体区（用符号δ表示）；

NJESGN——奥氏体区（用符号γ或A表示）；

　　GPQG——铁素体区（用符号α或F表示）；

　　DFKZ——渗碳体区（用Fe3C或Cm表示）。

相图中还有七个两相区，它们是：L+δ，L+γ，L+Fe3C，δ+γ，α+γ，γ+Fe3C，α+Fe3C。

相图中有三条水平线，即HJB——包晶转变线，ECF——共晶转变线，PSK——共析转变线。两条水平虚线分别为铁素体的磁性转变线（770℃）和渗碳体的磁性转变线（230℃）

二、包晶转变（水平线HJB）

在1495℃恒温下，碳含量（质量分数）为0.53％的液相与碳含量（质量分数）为0.09％的δ铁素体发生包晶反应，形成碳含量（质量分数）为0.17％的奥氏体，其反应式为

进行包晶反应时，奥氏体沿δ相和液相两个方向长大，δ相和液相同时耗尽，最终形成单相奥氏体。

三、共晶反应（水平线ECF）

在1148℃恒温下，碳含量（质量分数）为4.3％的液相转变为碳含量（质量分数）为2.11％的奥氏体和渗碳体的机械混合物，又称为莱氏体，用Ld表示，其反应式为

在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体的基底上，由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。

四、共析转变（水平线PSK）

在727℃恒温下，碳含量（质量分数）为0.77％的奥氏体转变为碳含量（质量分数）为0.0218％的铁素体和渗碳体的机械混合物，又称为珠光体，用P表示，其反应式为

经共析转变得到的珠光体是片层状的，其中铁素体的含量约是渗碳体的8倍（计算公式参考其他有关教材），因此在金相显微镜下，较厚的片是铁素体，较薄的片是渗碳体。

五、固态转变线

GS线又称A3线，是在冷却过程中，由奥氏体析出铁素体的开始线，或者是在加热过程中，铁素体溶入奥氏体的终了线。

ES线又称线，是碳在奥氏体中的溶解度曲线，低于此温度，奥氏体中将析出渗碳体，称为二次渗碳体。

PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线，铁素体从727℃冷却，会从铁素体中析出渗碳体，称为三次渗碳体。