杠桿定律在典型Fe—Fe₃C合金中的應用與實踐

陳熙 吳道懿

【摘要】Fe-Fe3C合金相圖作為《工程材料及熱處理》課程的重點內容，而不同含碳量的Fe-Fe3C合金在不同溫度下出現的相組分和組織組分各不相同，并且相組分和組織組分的含量也不盡相同。相組分和組織組分含量的各異性直接影響Fe-Fe3C合金的使用性能和工藝性能。本文充分利用杠桿定律確定不同成分的Fe-Fe3C合金下相組分和組織組分的含量從而判定Fe-Fe3C合金的使用性能和工藝性能。

【關鍵詞】Fe-Fe3C合金相圖；杠桿定律；相組分；組織組分；工藝性能

一、引言

在《工程材料與熱處理》【1】這門課程中，Fe-Fe3C合金相圖的分析無疑是作為重點和難點進行引導。對于初學者來講，要在短時間內掌握Fe-Fe3C合金相圖提出了較大的難度，并且對FFe-Fe3C合金相圖在不同溫度、不同含碳量下的相組分和組織組分的掌握就更需要一定的技巧性。為了快速掌握不同成分的Fe-Fe3C合金在不同溫度點各相組分、組織組分的含量，這就需要應用杠桿定律。因此，可利用杠桿定律來解決給定含碳量的Fe-Fe3C合金在給定溫度下處于兩相平衡狀態時，各相組分、組織組分所占的比率，并分析得出一定規律。

二、Fe-Fe3C合金相圖簡介

Fe-Fe3C合金相圖是研究鐵碳合金的基礎。當碳含量Wc<0.0218%（Wc>6.69%）時，室溫下的相組分為單相F（Fe3C）對杠桿定律不起作用。因此，本文討論的Fe-Fe3C合金相圖實際是簡化后的Fe-Fe3C合金相圖（如圖1所示），相圖中的兩個組元是Fe和Fe3C。

在圖1中特性點A（Wc=0，1538℃）為純鐵的熔點。點C（Wc=4.3%，1148℃）稱為共晶點。點D（Wc=6.69%，1227℃）為Fe3C的熔點。點E（Wc=2.11%，1148℃）為碳在A中的最大溶解度。點F（Wc=6.69%，1148℃）為Fe3C的成分。點G（Wc=0%，929℃）為同素異構轉變點。……