第四章 铁碳合金和铁碳相图铁碳合金中的主要元素是铁和碳，它包括工业纯铁、碳钢和白口铸铁。
铁碳合金是世界上产量最大、使用最广泛的金属材料—钢铁材料的发展基础，因此，铁碳合金相图是所有相图中最基本，最重要的相图。
铁碳合金中，碳的存在形式有两种，渗碳体和石墨。
渗碳体是一个亚稳定的化合物，在一定条件下可分解为铁和石墨。
所以，铁碳相图有两个，一个是Fe —Fe 3C 相图，是工业用钢的基础；另一个是Fe —石墨相图，是工业用铸铁的基础。
本章主要介绍Fe —Fe 3C 相图，关于Fe —石墨相图在金属材料学中会介绍。
§4.1 纯铁和铁碳合金中的相一、纯铁铁是钢铁材料最主要和最基本的元素。
铁的原子序数为26，原子量为56，属于过渡族元素。
铁的熔点为1538℃，温度20℃时的密度为7.873/cm g .1. 铁的同素异构转变（重结晶或多晶型转变）同素异构转变是指外界温度和压力改变时，固态金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象，它是一个相变过程。
同素异构转变同液相结晶一样，也是一个晶核形成和晶核长大的过程。
为了区别于液相结晶，同素异构转变又称为重结晶或多晶型转变。
铁就具有同素异构转变的现象。
如图4.1是纯铁的冷却曲线。
从图中可以看出：当液态铁缓慢冷却至1538℃时，结晶为体心立方结构的δ—Fe 。
当温度降至1394℃时，δ—Fe 转变为面心立方结构的γ—Fe ，这个转变称为A 4转变，转变的平衡温度（1394℃）称为A 4点。
当温度降至912℃时，γ—Fe 转变为无磁性的体心立方结构的α—Fe ，这个转变称为A 3转变，转变的平衡温度（912℃）称为A 3点。
当温度降至770℃时，无磁性的α—Fe 转变为有磁性的α—Fe ，这个转变称为A2转变，转变的平衡温度称为A2点，也称居里点。
总之，固态纯铁有三种同素异构体。
随着温度的降低，依次为δ—Fe ，γ—Fe 和α—Fe ，其中δ—Fe 和α—Fe 是体心立方结构，而γ—Fe 是面心立方结构，图4.2是纯铁平衡结晶冷至室温的组织变化图。
