铁碳相图上有三条重要的曲线,准确理解和掌握这三条曲线,是进一步全面掌握铁碳合金相图的基础。
GS线。GS线也称A3线当,表示在碳含量wc=0.0218~0.77%范围的奥氏体在冷却到该曲线上的温度点时,开始形成铁素体。也可以说在碳含量wc=0.0218~0.77%范围的铁素体在加热到该曲线上的温度点时,铁素体全部转变为奥氏体。所以GS线是冷却过程中奥氏体转变为铁素体的开始线,也是加热过程中,铁素体转变为奥氏体的终了线。铁碳相图见图1。
由图1可见,随着含碳量的增加,铁素体向奥体转变的起始温度是不断下降的。
图1
ES线。表示在碳含量wc=0.77~2.11%范围的奥氏体在冷却到该曲线上的温度点时,开始析出渗碳体,也称为二次渗碳体。该曲线是二次渗碳体的开始析出线,也称作ACm线。
从图1可以看出,奥氏体的最大溶碳量为2.11%,温度是1148°C。此时相当于2.5个奥氏体晶胞中有一个碳原子,可见,奥氏体最大溶碳量时,晶胞间隙也未充满。(晶格中的原子排列具有周期性,从晶格中选取一个能够完整反映晶格特征的最小几何单元,来研究晶体排列的规律性,这个最小几何单元就是晶胞,三种最常见的晶胞见图2)。
图2 晶胞(a)体心立方,b)面心立方,c)密排六方)
PQ线。表示含碳量wc<0.0218%的铁素体,在冷却到该曲线上的温度点时,开始析出渗碳体,这种渗碳体也称为三次渗碳体。Q线也称为碳在铁素体中的溶解度曲线。
从图1可以看出,碳在铁素体中的最大溶解度为wc=0.0218%,温度为727°C。随着含碳量的增加,三次渗碳体的析出温度是逐渐升高的。
温度降到300°C以下,碳在铁素体中的溶解度小于0.001%。