1、組織純鐵熔點(diǎn)1538，溫度變化時(shí)會發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在912以下為體心立方，稱-Fe；9121394之間為面心立方，稱為-Fe；在13941538(熔點(diǎn))之間為體心立方，稱為-Fe。純鐵的強(qiáng)度和硬度都很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料.碳溶解于-Fe或-Fe中形成的固溶體為鐵素體，用或表示。鐵素體也叫高溫鐵素體。碳在鐵素體中最大溶解度為0.0218，鐵素體中最大溶解度為0.09。碳溶解于鐵中形成的固溶體稱為奧氏體，用表示。碳在奧氏體中的最大溶解度為2.11。強(qiáng)度硬度低，塑性韌性好。Fe3C具有斜方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。硬度很高，塑性幾乎為零，是脆硬相。石墨是穩(wěn)定相，F(xiàn)e3C是亞穩(wěn)定相。但是石墨的表面能很大

2、，形核需要克服很高的能量，所以在一般的條件下，鐵碳相圖中的碳是以滲碳體Fe3C形式存在的。鐵碳相圖 整個(gè)相圖包含三個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變：包晶，共晶、共析。(1)在HJB水平線(1495)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變：LB+HJ，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為奧氏體。含碳量在0. 09(H點(diǎn))0.53(B點(diǎn))的鐵碳合金發(fā)生這一轉(zhuǎn)變。 (2)在ECF水平線(1148)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變：LCE + Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為萊氏體(Ld)。含碳量在2.11(E點(diǎn))6.69(Fe3C)的鐵碳合金都發(fā)生這一轉(zhuǎn)變。 (3)在PSK水平線(727)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變：saP+Fe3C。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為珠光體(P

3、)。所有含碳量大于0.0218的鐵碳合金都發(fā)生這一轉(zhuǎn)變。 Fe-Fe3C相圖中還有四條重要的固態(tài)轉(zhuǎn)變線：(1) GS線奧氏體中開始析出鐵素體或鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的轉(zhuǎn)變線，常稱此溫度為A3溫度。(2) ES線碳在奧氏體中的固溶度線，此溫度常稱為Acm溫度。低于此溫度，奧氏體中將析出滲碳體，稱為二次滲碳體記作 Fe3C，以區(qū)別液相中經(jīng)CD線析出的一次滲碳體Fe3C。(3) GP線碳在鐵素體()中的固溶度線(共析溫度以上) 。隨著溫度降低，鐵素體中含碳量升高。(4) PQ線碳在鐵素體()中的固溶度線(共析溫度以下)。在727時(shí)，鐵素體含碳量為0.0218，在600時(shí)僅為0.008，溫度下降時(shí)鐵素

4、體中將析出滲碳體。 注意: 液相中析出的滲碳體為一次Fe3C；奧氏體中析出的滲碳體為二次滲碳體，F(xiàn)e3C；鐵素體中析出的滲碳體為三次滲碳體Fe3C 。兩個(gè)磁性轉(zhuǎn)變的溫度線：(770)線表示鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變溫度(居里溫度)，常稱A2溫度。230虛線表示滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變溫度。 含碳量小于0.0218的鐵碳合金則稱為工業(yè)純鐵。含碳量在0.02182.11的鐵碳合金無共晶轉(zhuǎn)變，有共析轉(zhuǎn)變，稱為鋼。含碳量大于2.11的鐵碳合金有共晶反應(yīng)，稱為鑄鐵。 鑄鐵根據(jù)其室溫組織又可分為三類。a亞共晶鑄鐵：2.11C4.3的鐵碳合金b共晶鑄鐵：C4.3的鐵碳合金c過共晶鑄鐵：4.3C6.69的鐵碳合金鋼根據(jù)其室溫組

5、織又可分為三類。a亞共析鋼：0.0218C0.77的鐵碳合金b共析鋼：C0.77的鐵碳合金c過共析鋼：0.77C2.11的鐵碳合金 鐵碳合金在固態(tài)下出現(xiàn)的幾種基本組織：1、鐵素體鐵素體是碳溶解在Fe中的間隙固溶體，體心立方晶格，其溶碳能力很小，常溫下僅能溶解為0.0008的碳，在727時(shí)最大的溶碳能力為0.0218。由于鐵素體含碳量很低，其性能與純鐵相似，塑性、韌性很好，伸長率4550。強(qiáng)度、硬度較低。2、奧氏體奧氏體是碳溶解在Fe中的間隙固溶體，面心立方晶格。其溶碳能力較大，在727時(shí)溶碳為0.77,1148時(shí)可溶碳2.11。奧氏體塑性好，是絕大多數(shù)鋼種在高溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)所要求的組織。奧

6、氏體沒有磁性。3、滲碳體 滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C。滲碳體的含碳量為6.69，熔點(diǎn)為1227。硬度很高，塑性、韌性幾乎為零，脆性很大。在鐵碳合金中有不同形態(tài)的滲碳體。4、珠光體 珠光體是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，其形態(tài)為鐵素體和滲碳體薄層交替分布。用符號P表示，含碳量為0.77。其力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間，決定于珠光體片層間距，即一層鐵素體與一層滲碳體厚度和的平均值。5、萊氏體 萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，其含碳量為4.3。當(dāng)溫度高于727時(shí)，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號Ld表示，成為萊氏體

7、。在低于727時(shí)，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld表示，稱為變態(tài)萊氏體。萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，所以硬度高，塑性很差。純金屬在凝固時(shí)，其理論凝固溫度(Tm)不變。當(dāng)液態(tài)金屬中的實(shí)際溫度低于Tm時(shí)，就引起過冷，這種過冷稱為熱過冷。在合金的凝固過程中，由于液相中溶質(zhì)的分布發(fā)生變化而改變了凝固溫度，這可由相圖中的液相線來確定，因此，將界面前沿液體中的實(shí)際溫度低于由溶質(zhì)分布所決定的凝固溫度時(shí)產(chǎn)生的過冷，稱為成分過冷。成分過冷能否產(chǎn)生及其程度取決于液固界面前沿液體中的溶質(zhì)質(zhì)量濃度分布和實(shí)際溫度分布這兩個(gè)因素。成分過冷是合金凝固有別于純金屬凝固的主要特征。偏析是指化學(xué)成分的不均勻性。只有當(dāng)合

8、金在凝固時(shí)體積收縮，并在鑄件中心有孔隙時(shí)才能形成反偏析。比重偏析通常產(chǎn)生在結(jié)晶的早期，由于初生相與溶液之間密度相差懸殊，輕者上浮，重者下沉，從而導(dǎo)致上下成分不均勻，這稱為比重偏析。顯微偏析可分為胞狀偏析、枝晶偏析和晶界偏析3種。 馬氏體含碳量與硬度的關(guān)系 貝氏體轉(zhuǎn)變使樣品表面產(chǎn)生浮凸，在上貝氏體形成時(shí)可觀察到群集的條狀浮凸，而下貝氏體則是多向分布的針狀浮凸。上貝氏體是由平行的鐵素體板條(含較高密度的位錯(cuò))及分布于板條間或板條內(nèi)的滲碳體所組成的，滲碳體的分布方向基本上是平行于鐵素體條的生長主軸。 下貝氏體中碳化物經(jīng)測定主要為六方點(diǎn)陣的-碳化物，是一種亞穩(wěn)相。當(dāng)?shù)葴貢r(shí)間延長時(shí)，-碳化物就逐漸轉(zhuǎn)變成

9、穩(wěn)定的滲碳體相。鋼中貝氏體是鐵素體和碳化物組成的兩相組織，隨轉(zhuǎn)變溫度改變和化學(xué)成分不同。偏晶轉(zhuǎn)變：一個(gè)液相L1分解為一個(gè)固相和另一成分的液相L2的恒溫轉(zhuǎn)變。合晶轉(zhuǎn)變：由兩個(gè)成分不同的液相L1和L2相互作用形成一個(gè)固相的轉(zhuǎn)變。 熔晶轉(zhuǎn)變：由一個(gè)固相恒溫分解成一個(gè)液相和另一個(gè)固相的轉(zhuǎn)變。 共析轉(zhuǎn)變：一定成分的固相在恒溫下生成另外兩個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變。包析轉(zhuǎn)變：兩個(gè)一定成分的固相，在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)新的固相的轉(zhuǎn)變。 二元系各類恒溫轉(zhuǎn)變圖型判斷合金的熱處理可能性：1、沒有固態(tài)相變的合金只能進(jìn)行消除枝晶偏析的擴(kuò)散退火，不能進(jìn)行熱處理2、具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的合金可通過再結(jié)晶退火和正火熱處理細(xì)化晶粒3、具

10、有溶解度變化的合金可通過時(shí)效處理強(qiáng)化合金4、具有共析轉(zhuǎn)變的合金，先加熱形成固溶體相，然后快冷，則共析轉(zhuǎn)變被抑制而發(fā)生性質(zhì)不同的非平衡轉(zhuǎn)變，或者性能不同的組織。 奧氏體的組織通常是由等軸狀的多邊形晶粒所組成，晶內(nèi)常可出現(xiàn)相變孿晶。 表3-1 管線鋼不同組織結(jié)構(gòu)的基本特征名稱符號轉(zhuǎn)變機(jī)理基體組織形態(tài)第二相位錯(cuò)密度多邊形鐵素體PF擴(kuò)散型等軸或規(guī)則的多邊形；晶界光滑、清晰、平直低魏氏鐵素體*WF擴(kuò)散和切變混合型從晶界向晶內(nèi)生長；呈側(cè)板條低準(zhǔn)多邊形鐵素體QF（MF）塊狀轉(zhuǎn)變形態(tài)不規(guī)則，呈無特征的碎片，大小參差不齊；邊界粗糙、模糊，凸凹不平，呈鋸齒狀或波浪狀。偶爾見M-A高針狀鐵素體*粒狀貝氏體GB（GF

11、）擴(kuò)散和切變混合型條狀（形成溫度高時(shí)呈不規(guī)則、無特征外形的亞晶）條間分布有粒狀或條狀M-A高貝氏體鐵素體BF擴(kuò)散和切變混合型板條狀板條間分布有薄膜狀或針狀M-A很高珠光體P擴(kuò)散型層片狀F與Fe3C(若Fe3C不連續(xù),則稱為退化P)上貝氏體UB擴(kuò)散和切變混合型板條狀板條之間為片狀或桿狀碳化物（若為M-A，則稱為退化UB）很高下貝氏體LB擴(kuò)散和切變混合型板條狀板條內(nèi)碳化物沿板條軸線呈5565分布很高板條馬氏體LM切變型板條狀板條間為薄膜狀殘余奧氏體A，板條內(nèi)有呈魏氏組態(tài)的碳化物位錯(cuò)纏結(jié)，局部微孿晶* 在微合金化管線鋼中，除焊縫金屬外，較少涉及到魏氏鐵素體。* 所謂針狀鐵素體，其實(shí)質(zhì)是粒狀貝氏體、貝

12、氏體鐵素體或是粒狀貝氏體與貝氏體鐵素體組成的復(fù)相組織。 鐵素體F碳在a-Fe中的間隙固溶體強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好最大0.0218%奧氏體A碳在r-Fe中的間隙固溶體硬度低、塑性好 最大2.11%滲碳體Fe3C Fe與C的金屬化合物 硬而脆最大6.69%基本相 定 義力學(xué)性能容碳量AC1 加熱時(shí)，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度。Ar1 冷卻時(shí)，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度。AC3 加熱時(shí)，先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終止溫度。Ar3 冷卻時(shí)，奧氏體開始析出先共析鐵素體的溫度。Accm 加熱時(shí)，二次滲碳體全部融入奧氏體的終止溫度。Arcm 冷卻時(shí)，奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度。通常把加熱時(shí)的臨界溫度加注下標(biāo)“C”，冷卻時(shí)的臨界溫度加注下標(biāo)為“r”鐵素體為均勻明亮的多邊形晶粒。.滲碳體不會被硝酸酒精溶液腐蝕，所以在顯微鏡下顯示白亮顏色。珠光體在高倍顯微鏡下可以看到是條狀滲碳體分布于鐵素體機(jī)體上，在低倍顯微鏡下呈片層狀特征。 縱向取樣，沿著鋼材的鍛軋