工程材料/铁碳合金

铁碳合金就是基本组员为铁和碳的合金，它是工业上应用最为广泛的合金。

普通的碳钢和铸铁都属于铁碳合金，合金钢和合金铸铁实铸铁都属于铁碳合金，合金钢和合金铸铁实际上都是加入合金元素的铁碳合金。

铁碳合金的基本相包括，铁素体、奥氏体和渗碳体Fe₃C。

铁素体

纯铁在912°C以下为具有体心立方晶格的α-Fe 。碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，常用符号F或α表示。

由于体心立方的间隙小，因此碳在α-Fe中的溶解度很小，在727°C时为0.0218%，在20°C时仅为0.0008% 。

铁素体的力学性能特点是，强度、硬度较低，但塑性、韧性较好。

奥氏体

纯铁在912°C~1394°C之间为面心立方晶格的γ-Fe，碳溶于γ-Fe中形成的间隙型固溶体成为奥氏体，常用符号A或γ表示。

由于γ-Fe的面心立方晶格中的间隙相对较大，所以碳在γ-Fe中的溶解度较大。1148°C时的最大溶解度为2.11％，在727°C的溶解度为0.77 ％。

奥氏体具有较低的硬度、良好的塑性和较低的变形抗力，适用于压力加工

渗碳体

渗碳体是铁和碳形成的共价键结合的金属化合物，具有不同于铁或碳的复杂晶体结构。渗碳体的分子式为Fe₃C，其含碳量为6.69％。

渗碳体的强度低，硬度却非常高，塑性几乎为零，熔点为1227°C。

渗碳体是碳钢中的强化相，它的形状、大小、数量和分布对钢的性能影响较大。

渗碳体是是一种亚稳相，在一定条件下分解形成石墨。

铁碳合金在常温下的相主要有铁素体和渗碳体。由于碳在α-Fe中的溶解度很小，所以常温下，碳主要以渗碳体的形式存在铁碳合金中。又由于渗碳体是亚稳相，当铁碳合金中的碳含量较大时（如铸铁中），将易于析出铁素体和石墨。