第三章
铁碳合金相图
非合金钢（GB／T1330491），将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类和铸铁是应用极其广泛的重要金属材料，都是以铁为基主要由铁和碳组成的铁碳合金。了解铁碳合金成分与组织、性能的关系，有助于我们更好地研究和使用钢铁材料。本章将着重讨论铁碳相图及其应用方面的一些问题。铁与碳可以形成一系列化合物：Fe3C、Fe2C、FeC等。Fe3C的含碳量为669％，铁碳合金含碳量超过669％，脆性很大，没有实用价值，所以本章讨论的铁碳相图，实际是FeFe3C相图。相图的两个组元是Fe和Fe3C。
31
FeFe3C系合金的组元与基本相
3ll组元
⑴纯铁Fe是过渡族元素，1个大气压下的熔点为1538℃，20℃时的密度为3787×10kgm2。纯铁在不同的温度区间有不同的晶体结构（同素异构转变），即：
γFe（面心）αFe（体心）工业纯铁的力学性能大致如下：抗拉强度σb180～230MPa，屈服强度σ02＝100～170MPa，伸长率δ30～50％，硬度为50～80HBS。
δFe（体心）
可见，纯铁强度低，硬度低，塑性好，很少做结构材料，由于有高的磁导率，主要作为电工材料用于各种铁芯。渗碳体，可用⑵Fe3CFe3C是铁和碳形成的间隙化合物，晶体结构十分复杂，通常称渗碳体渗碳体符号Cm表示。Fe3C具有很高的硬度但很脆，硬度约为950～1050HV，抗拉强度
σb30MPa，伸长率δ0。
312基本相
FeFe3C相图中除了高温时存在的液相L，和化合物相Fe3C外，还有碳溶于铁形成的几种间隙固溶体相：⑴高温铁素体碳溶于δFe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。⑵铁素体碳溶于αFe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。F中碳的固溶度极小，室温时约为00008％600℃时约为00057％在727℃时溶碳量最大，约为00218％，但也不大，在后续的计算中，如果无特殊要求可忽略不计。力学性能与工业纯铁相当。⑶奥氏体碳溶于γFe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或A表示。奥氏体中碳的固溶度较大，在1148℃时最大达211％。奥氏体强度较低，硬度不高，易于塑性变形。
32
FeFe3C相图
321
FeFe3C相图中各点的温度、含碳量及含义相图中各点的温度、
FeFe3C相图及相图中各点的温度、含碳量等见图31及表31所示。
37
f图31及表31中代表符号属通用，一般不随意改变。
C％重量→
图31FeFe3C相图
相图中各点的温度、表31相图中各点的温度、含碳量及含义符号温度（℃）含碳量（质量）含义r