铁碳合金相图是铁-碳二元合金系统的相图。
在加工完的钢和铸铁中，总会含有一定数量的碳元素，这些碳元素所占的比重决定了钢/铸铁的特性。通过铁碳合金相图，人们可以直观的看出（钢铁）形成过程中的组分变化与碳元素含量、温度间的相互关系。
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。
碳是铁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。铁碳合金相图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。铁碳合金相图可以分為二部份：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。铁碳合金相图一般會包括這兩個系統，不過Fe-Fe3C系統用到的比較多。
铁碳合金相图中的代表性區域 相图中的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份，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%的碳化三铁。相图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，在液相線以上的部份為液體。折線AHIECF為固相線，低於固相線的部份為固體。在液相線和固相線之間的是糊状、部份熔化的區域，其中包括δ铁、γ铁和碳化三铁（Fe3C）．有不同的濃度及比例。若合金冷卻到液相線下時，會漸漸的结晶。
隨著碳含量的不同，铁碳合金中的鐵也會出現不同的同素異形體，像分別由δ铁、γ铁及α铁形成的固溶體，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。像肥粒鐵就是由δ铁或α铁形成的固溶體，而奧氏體則以γ铁為主。
大致的分區 波來鐵和萊氏體不算是特別的相，只是一種相混合狀態（微結構）。波來鐵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）會形成马氏体，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）
- 線
- 液相線：A-B-C-D，固相線: A-H-I-E-C-F
- 共晶線：E-C-F，共析線：P-S-K，包晶线：H-I-B
- 現象
- 共晶點：4.3 %/1147 °C（C點）
- 共析點：0.8 %/723 °C（S點）
- 包晶点：0.16 %/1493 °C（I點）
金相名稱 以下是各金相的名稱，δ固溶體、γ固溶體及α固溶體分別是指肥粒鐵、奧氏體及肥粒鐵。
| 名稱 | 最高濃度點 | 對應金相 |
|---|
| δ固溶體 | 0.10 % / 1493 °C | 肥粒鐵 |
| γ固溶體 | 2.06 % / 1147 °C | 奧氏體 |
| α固溶體 | 0.02 % / 723 °C | 肥粒鐵 |
鐵碳化合物雪明碳鐵（Fe3C）也是一個相，但和上述鐵和碳混合的相不同，雪明碳鐵是中间相，雪明碳鐵會以三種不同的形式出現，但其化學成份是一樣的。
| 名稱 | 形成方式 |
|---|
| 初級雪明碳鐵 | 由液相中直接結晶（CD線） |
| 二級雪明碳鐵 | 從奧氏體變成（ES線） |
| 三級雪明碳鐵 | 從肥粒鐵變成（PQ線） |
以下是一些相和相的混合物：
| 名稱 | 組成 | 存在範圍 |
|---|
| 波來鐵 | 88 % 肥粒鐵，12 % 雪明碳鐵 | 0.02 % 到 6.67 %，T≤723 °C |
| 莱氏體 I | 51.4% 奧氏體，48.6% 雪明碳鐵 | 2.06 % 到 6.67 %，723 °C≤T≤1147 °C |
| 莱氏體 II | 51.4 % 波來鐵，48.6 % 雪明碳鐵 | 2.06 % 到 6.67 %，T≤723 °C |
铁碳合金相图中有三個等温过程，分別是包晶（線 HIB）、共晶（線 ECF）及共析（線 PSK）。
點 H：δ鐵素體中，最大碳溶解度的點 點 I：包晶 δ+L → γ
當鋼加熱或是冷卻的時候，會出現一些特性不連續變化的情形，主要有以下幾點。
- A1 – 線P-S-K，當碳含量> 0.02 %時，超過723 °C時奧氏體會分解為珠光體。
- A2 – 線M-O，加熱超過769 °C（居里點）時會失去鐵磁性。
- A3 – 線G-O-S，冷卻時會形成含碳量較少的鐵素體，從奧氏體中游離的碳會開始累積，直到溫度到723 °C的共晶溫度為止。
應用 配合铁碳合金相图，可以清楚的回答一些有關鋼（可鍛的鐵碳合金，碳含量小於2.6%）及鑄鐵（不可鍛的鐵碳合金，碳含量大於2.6%）的特性問題。
- 鋼可以鍛造，因為其成份為均質的奧氏體，而鑄鐵中的碳是以石墨或是菜氏體的形式存在，因此延展性變差，不適合鍛造，而且其相變化是在熔化時突然發生。
- 純鐵的熔點是1536 °C，也可以看出鋼及鑄鐵在完全固化（或開始熔化）時的溫度（A-H-I-E線及E-C-F線），鑄鐵開始熔化的最低溫度是在1147 °C，這也說明鑄鐵比鋼更容易用在鑄造的應用上。
基於上述原因，铁碳合金相图是在要了解铁碳合金特性時，很重要的工具。
參考資料 - Hermann Schumann, Heinrich Oettel: Metallografie – 14. Auflage, Wiley-VCH Verlag.
- Prof. Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bargel und Prof. Dr.-Ing. Günter Schulze: Werkstofftechnik – 8. Auflage, Springer Verlag Berlin.
- Prof. Dr.-Ing. Volker Läpple: Wärmebehandlung des Stahls – 9. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel.
铁碳合金相图, 此條目已列出參考文獻, 但因為沒有文內引註而使來源仍然不明, 2015年7月15日, 请加上合适的文內引註来改善这篇条目, 是铁, 碳二元合金系统的相图, 表示各種相態所需條件的鐵碳合金相圖, 其中萊氏體為沃斯田鐵與滲碳體的共熔混合物, 珠光體為鐵素體與滲碳體的層狀組織物, 而α, β及δ為不同種類的固熔体, 在加工完的钢和铸铁中, 总会含有一定数量的碳元素, 这些碳元素所占的比重决定了钢, 铸铁的特性, 通过, 人们可以直观的看出, 钢铁, 形成过程中的组分变化与碳元素含量, 温度间的相互关系, . 此條目已列出參考文獻 但因為沒有文內引註而使來源仍然不明 2015年7月15日 请加上合适的文內引註来改善这篇条目 铁碳合金相图是铁 碳二元合金系统的相图 表示各種相態所需條件的鐵碳合金相圖 其中萊氏體為沃斯田鐵與滲碳體的共熔混合物 珠光體為鐵素體與滲碳體的層狀組織物 而a b及d為不同種類的固熔体 在加工完的钢和铸铁中 总会含有一定数量的碳元素 这些碳元素所占的比重决定了钢 铸铁的特性 通过铁碳合金相图 人们可以直观的看出 钢铁 形成过程中的组分变化与碳元素含量 温度间的相互关系 若需要知道在不同冷卻速率下的微結構 英语 Microstructure 一般會參考恆溫變態圖 碳是铁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 铁碳合金相图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 铁碳合金相图可以分為二部份 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 铁碳合金相图一般會包括這兩個系統 不過Fe Fe3C系統用到的比較多 目录 1 铁碳合金相图中的代表性區域 2 大致的分區 3 金相名稱 4 等溫過程 5 應用 6 參考資料铁碳合金相图中的代表性區域 编辑 铁碳合金相图 相图中的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份 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 的碳化三铁 相图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 英语 Liquidus 在液相線以上的部份為液體 折線AHIECF為固相線 低於固相線的部份為固體 在液相線和固相線之間的是糊状 部份熔化的區域 其中包括d铁 g铁和碳化三铁 Fe3C 有不同的濃度及比例 若合金冷卻到液相線下時 會漸漸的结晶 隨著碳含量的不同 铁碳合金中的鐵也會出現不同的同素異形體 像分別由d铁 g铁及a铁形成的固溶體 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 像肥粒鐵就是由d铁或a铁形成的固溶體 而奧氏體則以g铁為主 大致的分區 编辑熔化是指形成液相的铁碳合金 液相線 英语 Liquidus 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 d 體心立方晶系 g 奧氏體 面心立方晶系 a 肥粒鐵 體心立方晶系 石墨 穩定態 或雪明碳鐵 Fe3C 亞穩定系統 波來鐵和萊氏體不算是特別的相 只是一種相混合狀態 微結構 英语 Microstructure 波來鐵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 會形成马氏体 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 線 液相線 英语 Liquidus A B C D 固相線 A H I E C F 共晶線 E C F 共析線 德语 Eutektoide P S K 包晶线 H I B現象 共晶點 4 3 1147 C C點 共析點 德语 Eutektoid 0 8 723 C S點 包晶点 德语 Peritektikum 0 16 1493 C I點 金相名稱 编辑以下是各金相的名稱 d固溶體 g固溶體及a固溶體分別是指肥粒鐵 奧氏體及肥粒鐵 名稱 最高濃度點 對應金相d固溶體 0 10 1493 C 肥粒鐵g固溶體 2 06 1147 C 奧氏體a固溶體 0 02 723 C 肥粒鐵鐵碳化合物雪明碳鐵 Fe3C 也是一個相 但和上述鐵和碳混合的相不同 雪明碳鐵是中间相 雪明碳鐵會以三種不同的形式出現 但其化學成份是一樣的 名稱 形成方式初級雪明碳鐵 由液相中直接結晶 CD線 二級雪明碳鐵 從奧氏體變成 ES線 三級雪明碳鐵 從肥粒鐵變成 PQ線 以下是一些相和相的混合物 名稱 組成 存在範圍波來鐵 88 肥粒鐵 12 雪明碳鐵 0 02 到 6 67 T 723 C莱氏體 I 51 4 奧氏體 48 6 雪明碳鐵 2 06 到 6 67 723 C T 1147 C莱氏體 II 51 4 波來鐵 48 6 雪明碳鐵 2 06 到 6 67 T 723 C等溫過程 编辑铁碳合金相图中有三個等温过程 分別是包晶 德语 Peritektikum 線 HIB 共晶 線 ECF 及共析 德语 Eutektoid 線 PSK 點 H d鐵素體中 最大碳溶解度的點 點 I 包晶 d L g當鋼加熱或是冷卻的時候 會出現一些特性不連續變化的情形 主要有以下幾點 A1 線P S K 當碳含量 gt 0 02 時 超過723 C時奧氏體會分解為珠光體 A2 線M O 加熱超過769 C 居里點 時會失去鐵磁性 A3 線G O S 冷卻時會形成含碳量較少的鐵素體 從奧氏體中游離的碳會開始累積 直到溫度到723 C的共晶溫度為止 應用 编辑配合铁碳合金相图 可以清楚的回答一些有關鋼 可鍛的鐵碳合金 碳含量小於2 6 及鑄鐵 不可鍛的鐵碳合金 碳含量大於2 6 的特性問題 鋼可以鍛造 因為其成份為均質的奧氏體 而鑄鐵中的碳是以石墨或是菜氏體的形式存在 因此延展性變差 不適合鍛造 而且其相變化是在熔化時突然發生 純鐵的熔點是1536 C 也可以看出鋼及鑄鐵在完全固化 或開始熔化 時的溫度 A H I E線及E C F線 鑄鐵開始熔化的最低溫度是在1147 C 這也說明鑄鐵比鋼更容易用在鑄造的應用上 基於上述原因 铁碳合金相图是在要了解铁碳合金特性時 很重要的工具 參考資料 编辑Hermann Schumann Heinrich Oettel Metallografie 14 Auflage Wiley VCH Verlag Prof Dipl Ing Hans Jurgen Bargel und Prof Dr Ing Gunter Schulze Werkstofftechnik 8 Auflage Springer Verlag Berlin Prof Dr Ing Volker Lapple Warmebehandlung des Stahls 9 Auflage Verlag Europa Lehrmittel 取自 https zh wikipedia org w index php title 铁碳合金相图 amp oldid 72635695, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，
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