鐵碳合金相圖

簡介

鐵碳合金相圖是鐵-碳二元合金系統的相圖。

在加工完的鋼和鑄鐵中，總會含有一定數量的碳元素，這些碳元素所占的比重決定了鋼/鑄鐵的特性。通過鐵碳合金相圖，人們可以直觀的看出（鋼鐵）形成過程中的組分變化與碳元素含量、溫度間的相互關係。

若需要知道在不同冷卻速率下的微結構，一般會參考恆溫變態圖。

碳是鐵碳合金中最重要的合金元素，碳含量小幅的變化也可能會對合金的材質或性質有大的影響。鐵碳合金相圖可以表達溫度及碳的濃度對鋼鐵的影響，不過沒有其他金屬的資訊。鐵碳合金相圖可以分為二部分：亞穩定的Fe-Fe₃C系統，其中的碳已和鐵鍵結，以及穩定的Fe-C系統，其中碳以石墨的形式存在。鐵碳合金相圖一般會包括這兩個系統，不過Fe-Fe₃C系統用到的比較多。

鐵碳合金相圖中的代表性區域

相圖中的X軸是碳的含量，Y軸是溫度。圖中只標示一般比較常用到的部分，也就是碳含量在0%到6.67%的區域（只有少量合金的含量高過此值），碳含量6.67%約對應100%的碳化三鐵。相圖中代表性的位置用英文字母表示，有些標示方式會省略英文字母I，改用字母J表示。

其中折線ABCD是液相線，在液相線以上的部分為液體。折線AHIECF為固相線，低於固相線的部分為固體。在液相線和固相線之間的是糊狀、部分熔化的區域，其中包括δ鐵、γ鐵和碳化三鐵（Fe₃C）．有不同的濃度及比例。若合金冷卻到液相線下時，會漸漸的結晶。

隨著碳含量的不同，鐵碳合金中的鐵也會出現不同的同素異形體，像分別由δ鐵、γ鐵及α鐵形成的固溶體，對碳就有不同的溶解度，其原因是不同的晶格結構及晶格常數。像鐵素體就是由δ鐵或α鐵形成的固溶體，而奧氏體則以γ鐵為主。

大致的分區

熔化是指形成液相的鐵碳合金，液相線以上均為液相，在液相線和固相線之間的是固相和液相共存。
δ鐵素體：體心立方晶系
γ奧氏體：面心立方晶系
α鐵素體：體心立方晶系
石墨（穩定態）或碳化三鐵（Fe₃C，亞穩定系統）

珠光體和萊氏體不算是特別的相，只是一種相混合狀態（微結構）。珠光體和萊氏體只會出現在穩定，或是亞穩定的系統中，例如緩慢的冷卻。若是快速冷卻（例如淬火）會形成馬氏體，是一種硬脆的結構。以下是在亞穩定的系統中，一些特殊的點、線及現象。

點
A：（0%/1536 °C），B：（0,53%/1492 °C），C：（4.3%/1147 °C），D：（6.67%/1320 °C），E：（2.06%/1147 °C）
F：（6.67%/1147 °C），G：（0%/911 °C），H：（0.1%/1493 °C），I：（0.16%/1493 °C），K：（6.67%/723 °C）
N：（0%/1392 °C），P：（0.022%/723 °C），S：（0.8%/723 °C），Q：（0.002%/20 °C），M：（0%/769 °C）
S'：（0.69%/738 °C），E'：（2.03%/1153 °C），C'：（4.25%/1153 °C）

名稱	最高濃度點	對應金相
δ固溶體	0.10% / 1493°C	鐵素體
γ固溶體	2.06% / 1147°C	奧氏體
α固溶體	0.02% / 723°C	鐵素體

名稱	形成方式
初級碳化三鐵	由液相中直接結晶（CD線）
二級碳化三鐵	從奧氏體變成（ES線）
三級碳化三鐵	從鐵素體變成（PQ線）

名稱	組成	存在範圍
珠光體	88% 鐵素體，12% 碳化三鐵	0.02% 到 6.67%，T≤723°C
萊氏體I	51.4% 奧氏體，48.6% 碳化三鐵	2.06% 到 6.67%，723°C≤T≤1147°C
萊氏體II	51.4% 珠光體，48.6% 碳化三鐵	2.06% 到 6.67%，T≤723°C

鐵碳合金相圖

基本介紹

簡介

鐵碳合金相圖中的代表性區域

大致的分區

金相名稱

等溫過程

套用

相關詞條

熱門詞條