【摘要】：铁碳合金中，渗碳体是亚稳定相，而石墨则是稳定相。为便于对比应用，研究铸铁时常将这两个相图画在一起，称为铁碳合金双重相图，如图8-2所示。铁碳双重相图中实线部分表示亚稳定的Fe-Fe3C相图;而虚线部分则表示稳定的Fe-C相图，两种相图中线条重合部分用实线表示。铁碳合金可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶或发生组织转变。
一、铁碳合金双重相图
铸铁组织中石墨形成的过程称为石墨化。在铁碳合金中，碳主要有两种存在形式:一是渗碳体，其碳含量为6．69%;二是游离态石墨(G)，其碳含量为100%。石墨为简单六方晶格，原子呈层状排列，如图8-1所示。石墨同一层面上原子间距为0．142nm，原子间为共价键结合;层与层之间的距离为0．34nm，原子之间为分子键结合。因其层面间距较大，结合力弱，结晶后易形成片状。故石墨的强度、塑性和韧性都非常低。
图8-1 石墨的晶体结构
铁碳合金中，渗碳体是亚稳定相，而石墨则是稳定相。对于同一成分的铁碳合金，在结晶和以后的固态转变过程中，若冷却速度较快，过冷度较大，则其组织转变按Fe-Fe3C系进行，即从液相和奥氏体中析出Fe3C;若在铁碳合金(如共晶白口铁)中加入较多能促进石墨形成的元素(如硅等)，从高温液态以极其缓慢的速度冷却，为碳原子提供足够的扩散时间，则合金的结晶和组织转变将按Fe-C(G)系进行，便会直接从液体或奥氏体中析出稳定的石墨相。另外，若将白口铸铁在高温下长时间退火，其组织中的渗碳体也会分解而形成石墨。事实上，存在着两种不同的铁碳相图，即Fe-Fe3C相图和Fe-C(G)相图。为便于对比应用，研究铸铁时常将这两个相图画在一起，称为铁碳合金双重相图，如图8-2所示。铁碳双重相图中实线部分表示亚稳定的Fe-Fe3C相图;而虚线部分则表示稳定的Fe-C(G)相图，两种相图中线条重合部分用实线表示。铁碳合金可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶或发生组织转变。
图8-2 铁碳合金双重相图
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