铁碳合金是人类应用最为广泛的金属材料，不合成分的铁碳合金，组织和机能也不雷同。在研究和应用钢铁材料、制订其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都须要应用铁-碳相图，可见铁-碳相图的重要性。下面小编带大年夜家从铁-碳合金的典范组织、相图分析及均衡结晶过程三个方面一路看看那些年我们追过的铁-碳相图。
铁-碳合金典范组织
铁素体（Ferrite）/（α-Fe）/（F）
- 组织：碳在α-Fe中的固溶体，体心立方晶格；
- 特点：碳在α-Fe中消融度极小，室温时仅为0.0008%，在727℃时达到最大年夜消融度0.0218%；
- 机能：铁素体的力学机能特点是塑性、韧性好，而强度、硬度低。
- 铁素体的组织为多边形晶粒，机能与纯铁类似。
铁素体晶体构造
铁素体金相图
奥氏体（Austenite）/（γ-Fe）/（A）
- 组织：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，面心立方晶格；
- 特点：碳在γ-Fe中的消融度要比在α-Fe中大年夜，在727℃时为0.77%，在1148℃时消融度最大年夜，可达2.11%；
- 机能：具有必定的强度和硬度，塑性和韧性也好。
- 奥氏体组织为不规矩多面体晶粒，晶界较直钢材热加工都在奥氏体区进行。
奥氏体晶体构造
奥氏体金相图
渗碳体（Cementite）/（Fe3C）/（C）
- 组织：铁和碳的化合物（Fe 3 C）；
- 特点：呈复杂晶格构造的间隙化合物。含碳量为6.67%，Fe 3 C是一种介稳态相，在必定前提下会产生分化；
- 机能：硬度很高、耐磨，但脆性很大年夜，塑性几乎为零。
- 渗碳体是钢中的强化相，根据生成前提不合渗碳体有条状、网状、片状、粒状等形态。
渗碳体金晶体构造
渗碳体金相图
珠光体（Pearlite）/（P）
- 组织：由铁素体+渗碳体构成的机械混淆物；
- 特点：珠光体是过冷奥氏体等温改变产品，出现珍珠般的光泽，根据改变温度不合珠光体分为： 珠光体（P）、索氏体（S）和屈氏体（T） ，三者本质并无差别，改变温度逐渐降低，尺寸P>S>T；
- 机能：力学机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；
- 显微组织为由铁素体片与渗碳体片瓜代分列的片状组织，高碳钢经球化退火后也可获得球状珠光体（也称粒状珠光体）。
片状珠光体金相图
粒状珠光体金相图
莱氏体（Ledeburite）/（Ld/Ld’）
- 组织：莱氏体是奥氏体+渗碳体的机械混淆物，727℃以下时，是珠光体+渗碳体机械混淆物；
- 特点：铸铁合金溶液含碳量在2.11%以上时，迟缓冷到1147℃便凝固出共晶莱氏体；1148℃~727℃之间的莱氏体称为 高温莱氏体（Ld）； 727℃以下的莱氏体称为掉常莱氏体或称 低温莱氏体（Ld’）。
- 机能：莱氏体的力学机能与渗碳体类似，硬度很高，塑性极差，几乎为零。
- 金相组织整体呈蜂窝状，奥氏体分布在渗碳体的基体上。
莱氏体金相图
贝氏体（Bainite）/（B）
- 组织：贝氏体是铁素体+渗碳体的机械混淆物，介于珠光体与马氏体之间的一种组织；
- 上贝氏体： 形成于550~450℃，基体为铁素体，条状碳化物于铁素体片边沿析出，呈羽毛状；
- 下贝氏体： 形成于300℃，呈细针片状，针状铁素体上布有小片状碳化物，片状碳化物于铁素体的长轴大年夜致是55~60度角；
- 粒状贝氏体： 外形相当于多边形的铁素体，铁素体基体上布有颗粒状碳化物（小岛组织原为富碳奥氏体，冷却时分化为铁素体及碳化物，或改变为马氏体或仍为富碳奥氏体颗粒）。
- 机能：上贝氏体的强度小于同一温度形成的细片状珠光体，脆性大年夜；在低温范围内，经由过程贝氏体改变获得的 下贝氏体具有异常好的综合力学机能。
上贝氏体金相图
下贝氏体金相图
粒状贝氏体金相图
魏氏组织（Widmannstatten Structure）
- 组织：固溶体产生分化时第二因袭母相的必定晶面析出的常呈三角形、正方形或十字形分布的晶型；
- 铁素体魏氏组织：在亚共析钢中，当奥氏体以快冷速度经由过程Ar3～Ar1温度区时，铁素体片插向奥氏体晶粒内部，这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状先共析铁素体被称为铁素体魏氏组织；
- 渗碳体魏氏组织：在过共析钢中，奥氏体晶粒度和冷却前提合合时，渗碳体以针状或扁片状、条状涌如今奥氏体晶粒内部，形成渗碳体魏氏组织。
- 机能： 粗大年夜的魏氏组织使钢材的塑性、韧性降低，脆性增长。
魏氏组织金相图
马氏体（Martensite）/（M）
- 组织：碳在α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体，体心正方构造；
- 特点：马氏体是过冷奥氏体快速冷却，在Ms与Mf点之间的切变方法产生改变的产品，分为板条状马氏体（低碳）和针状马氏体；
- 机能：马氏体有很高的强度和硬度，但塑性很差，几乎为零，不克不及遭受冲击载荷。
- 板条状马氏体： 又称低碳马氏体，在低、中碳钢及不锈钢中形成，由很多成群的、互相平行分列的板条所构成的板条束。空间外形是扁条状的，一个奥氏体晶粒可改变成几个板条束（平日3到5个）；
- 针状马氏体： 又称片状马氏体或高碳马氏体，片状马氏体常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中；当最大年夜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。在临盆中正常淬火获得的马氏体，一般都是隐晶马氏体。
板条状马氏体金相图
针状马氏体金相图
淬火后形成的马氏体经由回火还可以形成三种特别的金相组织：
回火马氏体：指淬火时形成的片状马氏体（晶体构造为体心四方）于回火第一阶段产生分化??个中的碳以过渡碳化物的情势脱溶所形成的、在固溶体基体（晶体构造已变为体心立方）内弥散分布着极其渺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）显微镜下即使放大年夜到最大年夜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”。
回火马氏体金相图
回火索氏体：淬火马氏体经高温回火后的产品。其特点是：索氏体基体上布有渺小颗粒状碳化物，在光镜下能分辨清楚。这种组织又称调质组织，它具有优胜的强度和韧性的合营。铁素体上的细颗粒状碳化物越是渺小，则其硬度和强度稍高，韧性则稍差些；反之，硬度及强度较低，而韧性则高些。
回火索氏体金相图
回火屈氏体：淬火马氏体经中温回火的产品，其特点是：马氏体针状形态将慢慢消掉，但仍模糊可见（含铬合金钢，其合金铁素体的再结晶温度较高，故仍保持着针状形态），析出的碳化物渺小，在光镜下难以分辨清楚，只有电镜下才可见到碳化物颗粒，极易受侵蚀而使组织变黑。假如回火温度偏上限或保存时光稍长，则使针叶呈白色；此时碳化物偏聚于针叶边沿，这时钢的硬度稍低，且强度降低。
回火屈氏体金相图
铁-碳相图分析
铁-碳相图
基于Fe-Fe3C相图的Fe-C合金分类：
- 工业纯铁（Pure Iron）（含碳＜0.0218%）；
- 亚共析钢（Hypo-EutectoidSteel）（含碳＜0.77%）；
- 共析钢（Eutectoid Steel）（含碳为0.77%）；
- 过共析钢（Hyper-EutectoidSteel）（含碳＞0.77%）；
- 亚共晶白铸铁（Hypo-EutecticWhite Cast Iron）（含碳＜4.3%）；
- 共晶白铸铁（EutecticWhite Cast Iron）（含碳为4.3%）；
- 过共晶白铸铁（Hyper-EutecticWhite Cast Iron）（含碳＞4.3%）。
三大年夜反响：
包晶反响（Peritectic Reactions）
- 其特点是起首晶出之初晶固溶体与四周残留液体间产生反响，而生成第二种固溶体，将本来的初晶包起来；
- 包晶反响式： L B + δ → A J 。
共晶反响（Eutectic Reactions）
- 是由一种液体同时析出两种不合的固体；
- 共晶反响式： L C →A E +Fe 3 C 。
共析反响（EutectoidReactions）
- 是由一种固体同时析出两种不合的固体；
- 共析反响式： A S →F P +Fe 3 C 。
特点点汇总表
特点线汇总表
铁-碳合金的均衡结晶过程
工业纯铁
工业纯铁均衡结晶示意图
工业纯铁室温下组织为： 铁素体（F）+三次渗碳体（Fe3CⅢ）。
工业纯铁典范金相图
亚共析钢
亚共析钢均衡结晶示意图
亚共析钢典范金相图
亚共析钢结晶过程的根本反响为： 匀晶反响+包晶反响+固溶体改变反响+共析反响。
亚共析钢室温均衡组织： 先析铁素体（F）+珠光体（P），P的量随含碳量增长而增长。
共析钢
共析钢均衡结晶示意图
共析钢结晶过程的根本反响为：匀晶反响+共析反响。
共析钢室温组织为： 100%的珠光体（P），铁素体和渗碳体相的相对重量比为8:1。
共析钢典范金相图
过共析钢
过共析钢均衡结晶示意图
过共析钢结晶过程的根本反响为： 匀晶反响+二次析出反响+共析反响。
共析钢室温组织为： 珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ），Fe 3CⅡ沿奥氏体 晶界呈网状析出，使材料的整体脆性加大年夜。
过共析钢典范金相图
亚共晶白口铸铁
亚共晶铸铁均衡结晶示意图
亚共晶白口铸铁结晶过程的根本反响为： 匀晶反响+共晶反响+二次析出反响+共析反响。
亚共晶白口铸铁室温组织为： 珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ）+低温莱氏体（Ld’）。
亚共晶铸铁典范金相图
共晶白口铸铁
共晶铸铁均衡结晶示意图
共晶白口铸铁结晶过程的根本反响为： 共晶反响+二次析出反响+共析反响。
共晶白口铸铁室温组织为： 低温莱氏体（Ld’）。
共晶铸铁典范金相图
过共晶白口铸铁
过共晶铸铁均衡结晶示意图
过共晶白口铸铁结晶过程的根本反响为： 匀晶反响+共晶反响+二次析出反响+共析反响。
过共晶白口铸铁室温组织为： 一次渗碳体（Fe3C）+低温莱氏体（Ld’）。
过共晶白口铸铁典范金相图
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