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        在鐵碳合金的研究當(dāng)中，最主要的工具是鐵碳合金相圖，在研究鑄鐵以及碳鋼的溫度、性能、成分以及組織之間關(guān)系的時(shí)候有著重要的作用，也是各種熱加工工藝的基礎(chǔ)。鐵碳合金相圖其實(shí)就是Fe-Fe3C相圖，純鐵以及Fe3C作為基本組員組成了鐵碳合金。鐵在固態(tài)的情況下，有著不同的結(jié)構(gòu)，而不同結(jié)構(gòu)的鐵和碳則可以形成相應(yīng)的固溶體，在鐵碳合金相圖中的固溶體都是間隙固溶體，主要包括滲碳體、奧氏體以及鐵素體。鐵碳合金相圖是各種熱加工工藝的基礎(chǔ)以及依據(jù)，也是分析鋼鐵材料的重要工具。

1、 鐵碳合金相圖的應(yīng)用

      1）對(duì)鑄鐵和碳鋼的鑄造融化加熱溫度進(jìn)行預(yù)估。在鑄造工藝當(dāng)中，第一步就是合金的加熱融化，只有把合金加熱到相圖上的液態(tài)區(qū)間中，才可以繼續(xù)進(jìn)行鑄造。根據(jù)鐵碳合金相圖可以知道，在鑄造性方面，鋼是不如鑄鐵的，主要原因就是鑄鐵的結(jié)晶溫度相對(duì)來說比較低，凝固的溫度間隔幾乎沒有，這樣就能夠讓鑄鐵得到更小的體積收縮以及流動(dòng)性，也能夠相對(duì)容易地獲得組織致密的鑄件。而在鑄鋼件中，結(jié)晶溫度相對(duì)來說比較窄，液、固之間的距離也比較小，這樣就導(dǎo)致了鑄鋼的流動(dòng)性和收縮性都不如鑄鐵，也容易出現(xiàn)偏析和分散縮孔的情況，鑄件里面的應(yīng)力也比較大，容易出現(xiàn)開裂以及變形的情況。

     2）對(duì)碳鋼鍛造的加熱溫度進(jìn)行預(yù)估。鍛造是成型的一種很常用的工藝，材料的塑性變形原理就是鍛造的基礎(chǔ)。而在材料的整個(gè)塑性變形的過程當(dāng)中，鍛造加熱是其中必不可少的一步，起著非常重要的作用。通過鐵碳合金相圖，可以知道，鐵碳合金的含碳量越低，就越容易在高溫下得到變形抗力小、塑性好的單相奧氏體，成形比較容易。因此，可以利用鐵碳合金相圖的這個(gè)特性來對(duì)碳鋼鍛造的加熱溫度進(jìn)行預(yù)估。為了可以讓塑性變形這個(gè)過程更加的順利，一般要將始鍛溫度控制在固相線以下100到200℃ ；而在終鍛溫度的選擇上，則要根據(jù)材料的不同來具體選擇，如亞共析鋼，終鍛溫度應(yīng)稍高于GS線，而過共析鋼的終鍛溫度則要在ES線與PSK線之間。

     3）對(duì)熱處理的加熱溫度進(jìn)行預(yù)估。在熱處理工藝上，可以通過鐵碳合金相圖來進(jìn)行直觀的分析。在目前，業(yè)內(nèi)的不同種類的材料所使用的熱處理工藝都是以鐵碳合金相圖作為基礎(chǔ)來制定的，因此也可以通過對(duì)鐵碳合金相圖的分析來相對(duì)容易的獲得加熱溫度。如鋼的熱處理工藝，該工藝的參考依據(jù)便是鐵碳合金相圖的左下角部分，其中的固溶線、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變線以及共析轉(zhuǎn)變線是在平衡的條件之下，鋼發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的三條溫度線，也稱為臨界點(diǎn)。可以通過對(duì)這三條線的分析，來確定共析鋼、亞共析鋼以及過共析鋼的完全奧氏體化溫度，這樣就能夠根據(jù)完全奧氏體化溫度的數(shù)值來制定出相應(yīng)的熱處理工藝。

     4）對(duì)已知碳含量的合金在任意溫度之下的平衡狀態(tài)進(jìn)行確定。在平衡狀態(tài)之下，鐵碳合金的組織、溫度以及成分三者之前存在的關(guān)系都可以通過鐵碳合金相圖來進(jìn)行分析，也可以根據(jù)鐵碳合金相圖來對(duì)合金在某溫度下的顯微組織進(jìn)行確定。例如要想知道含碳量為0.5%的合金在1200℃下的組織，就可以使用以下的方法來進(jìn)行確定：在橫坐標(biāo)為0.5%C的點(diǎn)向上作一條直線，再在縱坐標(biāo)為1200℃的點(diǎn)向右作一條直線，再觀察這兩條直線的交點(diǎn)，通過這兩條直線的交點(diǎn)就可以對(duì)顯微組織進(jìn)行確定。

     5）為選材提供參考。鐵碳合金的含碳量的多少對(duì)于其性能以及顯微組織有著非常重要的作用，因此在選擇鐵碳合金的時(shí)候，要根據(jù)不同的需要來選擇對(duì)應(yīng)的鐵碳合金。通過鐵碳合金相圖可以知道，鋼的室溫平衡組織因?yàn)橛兄楣怏w的存在，使得它的力學(xué)性能相比于鑄鐵來說更好，因此可以廣泛地來制造機(jī)械零件或者工程結(jié)構(gòu)件；而鑄鐵的液態(tài)結(jié)晶過程中因?yàn)橛泄簿мD(zhuǎn)變而使得它的鑄造性相比于碳鋼來說更好，可以制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的耐磨鑄件。在過共析鋼中，組織中的網(wǎng)狀Fe3C11會(huì)隨著含碳量的增加而增多，使得鋼的強(qiáng)度有所降低，脆性增加。因此在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，鋼的含碳量并沒有達(dá)到2.11%，目的就是讓鋼的綜合機(jī)械性能有一定的保證，而在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，碳鋼的含碳量也不會(huì)超過1.35%這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在目前，由于生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)鋼鐵材料的要求也越來越高，如果要改變碳鋼的共析點(diǎn)，可以加入適量的合金，這樣就能夠提高鋼的強(qiáng)度和硬度；在材料的研制中，鐵碳合金相圖也可以作為預(yù)測(cè)的基本依據(jù)。

      6）對(duì)碳鋼的淬透性進(jìn)行分析。碳鋼的淬透性就是其結(jié)構(gòu)淬火的能力大小，通常使用淬硬層深度來表示碳鋼的淬透性。鋼的一個(gè)重要工藝性能指標(biāo)就是淬透性，淬透性的好壞對(duì)于選材以及工藝的制定非常的重要。如淬透性好的材料就可以制造成截面性能一致的零件；淬透性好的鋼在進(jìn)行淬火時(shí)，為了避免淬火應(yīng)力過大，應(yīng)該用冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)來進(jìn)行淬火等。在對(duì)鋼的淬透性進(jìn)行分析的時(shí)候，通常要結(jié)合C曲線來進(jìn)行，凡是能夠?qū)曲線進(jìn)行影響的因素都能夠?qū)︿摰拇阃感赃M(jìn)行影響。在碳鋼當(dāng)中，最容易影響C曲線的就是鋼的含碳量。鋼的過冷奧氏體越穩(wěn)定的話，淬透性也越好，根據(jù)這個(gè)特性就可以對(duì)過冷奧氏體的穩(wěn)定性進(jìn)行比較，從而分析出鋼的淬透性的好壞。

2、 使用鐵碳合金相圖要注意的問題

     1）鐵碳合金相圖反映的是在平衡的條件之下，鐵碳合金的組織狀態(tài)。而由于相圖并不能對(duì)時(shí)間進(jìn)行有效的反映，因此在實(shí)際生產(chǎn)的過程當(dāng)中，當(dāng)冷卻速度比較快時(shí)，合金的臨界點(diǎn)會(huì)與相圖有差異。

     2）鐵碳合金相圖反映的只是反映鐵碳二元合金系中相的平衡關(guān)系。而在實(shí)際的生產(chǎn)過程當(dāng)中，很多合金并不只是由鐵和碳構(gòu)成，還存在著許多雜質(zhì)以及其他的金屬元素，這些因素也會(huì)對(duì)鐵碳合金相圖的準(zhǔn)確度造成影響。

3、 結(jié)語

      在研究鐵碳合金的時(shí)候，鐵碳合金相圖是非常重要的工具，在研究鑄鐵以及碳鋼的溫度、性能、成分以及組織之間關(guān)系的時(shí)候有著非常重要的作用，也是各種熱加工工藝的基礎(chǔ)，因此必須要更好地利用鐵碳合金相圖，讓它可以應(yīng)用到更多的地方。