铁碳合金(iron—carbonalloy)

　　以铁和碳为组元的二元合金.铁基材料中应用最多的一类——碳钢和铸铁,就是一种工业铁碳合金材料.钢铁材料适用范围广阔的原因,首先在于可用的成分跨度大,从近于无碳的工业纯铁到含碳4％左右的铸铁,在此范围内合金的相结构和微观组织都发生很大的变化；另外,还在于可采用各种热加工工艺,尤其金属热处理技术,大幅度地改变某一成分合金的组织和性能.

　　铁碳合金中合金相的形成,与纯铁的晶体结构及碳在合金中的存在形式有关.纯铁有三种同素异构状态：912℃以下为体心立方晶体结构：称α-Fe；912～1394℃为面心立方晶体结构,称γ-Fe；1394～1538℃(熔点),又呈体心立方,称δ-Fe.在液态,在低于7％碳范围,碳和铁可完全互溶；在固态,碳在铁中的溶解是有限的,并且溶解度取决于铁(溶剂)的晶体结构.与铁的三种同素异构物相对应,碳在铁中形成的固溶体有三种：α固溶体(铁素体)、γ固溶体(奥氏体)和δ固溶体(8铁素体).这些固溶体中,铁原子的空间分布与α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致,碳原子的尺寸远比铁原子为小,在固溶体中它处于点阵的间隙位置,造成点阵畸变.碳在γ-Fe中的溶解度最大,但不超过2．11％；碳在α-Fe中的溶解度不超过0.0218％；而在δ6-Fe中不超过0.09％.当铁碳合金的碳含量超过在铁中的溶解度时,多余的碳可以以铁的碳化物形式或以单质状态(石墨)存在于合金中,可形成一系列碳化物,其中Fe3C(渗碳体,6．69％C)是亚稳相,它是具有复杂结构的间隙化合物.石墨是铁碳合金的稳定平衡相,具有简单六方结构.Fe3C有可能分解成铁和石墨稳定相,但该过程在室温下是极其缓慢的.

　　工业上获得广泛应用的碳钢和铸铁就是铁碳合金,含碳低于2．11％的铁碳合金称为钢,含碳高于2．11％的合金称为铸铁.在碳钢和铸铁中除碳之外,还含有硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等一些杂质,这些杂质是在冶炼过程中由生铁、脱氧剂和燃料等带入的.这些杂质对钢铁性能产生影响.

　　碳钢一般按含碳量、用途、质量和冶炼方法分类.按含碳量可分为：低碳钢(C