合金相图

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纯铁熔点1538℃，温度变化时会发生同素异构转变。在912℃以下为体心立方，称α-Fe；912℃~1394℃之间为面心立方，称为γ-Fe；在1394℃~1538℃(熔点)之间为体心立方，称为δ-Fe。

纯铁的强度和硬度都很低，不能用作结构材料.

碳溶解于α-Fe或δ-Fe中形成的固溶体为铁素体，用α或δ表示。δ铁素体也叫高温铁素体。碳在α铁素体中最大溶解度为0.0218％，δ铁素体中最大溶解度为0.09％。

碳溶解于γ铁中形成的固溶体称为奥氏体，用γ表示。碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11％。强度硬度低，塑性韧性好。

Fe3C具有斜方结构，无同素异构转变。硬度很高，塑性几乎为零，是脆硬相。

石墨是稳定相，Fe3C是亚稳定相。但是石墨的表面能很大，形核需要克服很高的能量，所以在一般的条件下，铁碳相图中的碳是以渗碳体Fe3C形式存在的。

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铁碳相图

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29 铁碳合金的结晶

一.铁碳相图

☆ 提示：重点内容

铁碳相图是研究钢和铸铁的基础，对于钢铁材料的应用以及热加工和热处理工艺的制订也具有重要的指导意义。

铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等, 有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为 Fe-Fe3C相图, 此时相图的组元为Fe和Fe3C。

Fe-Fe3C相图 30

Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳含量及含义

符号 温度, ℃ 碳含量

ω(C)% 含 义

A 1538 0 纯铁的熔点

B

1495 0.53 包晶转变时液态合金的成分

C 1148 4.30 共晶点 Lc → AE+Fe3C

D 1227 6.69 Fe3C的熔点

E 1148 2.11 碳在 γ-Fe中的最大溶解度

F 1148 6.69 Fe3C的成分

G 912 0 α-Fe→ γ-Fe同素异构转变点(A3)

H 1495 0.09 碳在 δ-Fe中的最大溶解度

J 1495 0.17 包晶点LB+ δH → AJ

K 727 6.69 Fe3C的成分

N 1394 0 γ-Fe→ δ-Fe同素异构转变点(A4)

P 727 0.0218 碳在 α-Fe中的最大溶解度

S 727 0.77 共析点(A1) As→ FP+Fe3C

Q 600 0.0057 600℃时碳在 α-Fe中的溶解度

(室温) (0.0008)

1. 铁碳合金的组元

(1) Fe 铁是过渡族元素, 熔点或凝固点为1538℃, 相对密度是7.87g/cm3。 纯铁从液态结晶为固态后, 继续冷却到1394℃及912℃时, 先后发生两次同素异构转变。（见2-1-2）

一．实验目的

1.用热分析法测绘Sn-Bi二元低共熔体系的相图

2.学习步冷曲线绘制相图的方法

二．实验原理

相图是多相体（二相或二相以上）处于相平衡状态时体系的某种物理性质对体系的某一自变量作图所得的图形（体系的其它自变量维持不变），二元和多元体系的相图常以组成为自变量，其物理性质则大多取温度。由于相图能反映出多相平衡体系在不同条件下的相平衡情况，因此研究相体系的性质，以及多相平衡情况的变化要用相图的知识。

AB表示两个组分的名称，纵坐标是温度T,横坐标

是B的百分含量abc线上，体系只有液相存在，ace

所围的面积中有固相A及液相存在，bcf所围的中

有B晶体和个液相共存，c点有三相（AB晶体和饱

和熔化物）。

测绘相图就是要将图中这些分离相区的线画出来，

常用的实验方法是热分析法。所观察的物理性质是

被研究体系的温度。将体系加热熔融成均匀液体，然后冷却，每隔一定时间记录温度一次，一温度对时间作图，得到步冷曲线。

当一定组成的熔化物冷却时，最初温度随时间逐渐下降达到相变温度时，一种组分开始析出，随着固体的析出而放出凝固潜热，使体系冷却速度变慢，步冷曲线的斜率发生变化而出现转折点，转折点的温度即是相变温度。继续冷却的过程中，某组分析出的量逐渐增多而残留溶液中的量则逐渐减少，直到低共熔温度时，液相达到低共熔组成，两种组分同时互相饱和，两种组分的晶体同时析出，这时继续冷却温度将保持不变，步冷曲线出现一水平部分，直到全部溶液变为固体后温度才开始降低，水平停顿温度为最低共熔点温度。

物理化学实验报告

院系 化环学院

班级

学号

姓名 萧逸

实验名称 二 元 合 金 相 图

日期 2011 09 29 同组者姓名 乐松菊、陈伟、冯学智

室温 22.2℃ 气压 724.6mmHg

成绩

一、目的要求

1.用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图。

2.了解热分析法的测量技术。

二、预习要求

1.掌握热分析法测量绘制相图的基本原理。

2.熟悉实验仪器的性能及使用方法，了解影响实验测定的各种因素。

3.理解步冷曲线的物理意义，掌握如何由实验数据绘制相图的方法。

三、基本原理

相图是多相(二相或二相相以上)体系处于相平衡状态时体系的某物理性质(如温度)对体系的某一自变量(如组成)作图所得的图形，图中能反映出相平衡情况(相的数目及性质等)，故称为相图。二元或多元体系的相图常以组成为自变量，其物理性质则大多取温度。由于相图能反映出多相平衡体系在不同自变量条什下的相平衡情况，因此，研究多相体系的性质，以及多相体系相平衡情况的演变(例如冶金工业冶炼钢铁或其他合金的过程，石油工业分离产品的过程等)，都要用到相图。

图4.1是一种类型的二元简单低共熔物相图。图中A、B表示二个组分的名称，纵轴是物理量温度T，横轴是组分B的百分含量B％。在acb线的上方，体系只有一个相(液相)存在；在ecf线以下，体系有两个相(两个固相——晶体A、晶体B)存在；在ace所包为的面积中，一个固相(晶体A)和一个液相(A在B中的饱和熔化物)共存；在bcf所包围的面积中，也是一个固相(晶体B)和一个液相(B在A中的饱和熔化物)共存；图中c点是ace与bef两个相区的交点，有三相（晶体A、晶体B、饱和熔化物）共存。测绘相图就是要将相图中这些