铁-铬-镍系合金中奥氏体相区扩大的影响

把Ni加入Fe-Cr系也使奥氏体相区扩大并使奥氏体在室温时仍为稳定相。这种三元系是奥氏体不锈钢和双相不锈钢的基础。可以画出Fe-Cr-Ni系的液相面和固相面的投影图（图2-4）^[8]并可用来描述这个系中合金的凝固行为。以观察凝固开始的液相面和凝固结束的固相面来对此进行分析。

液相面在图2-4a上显示了一条从相图三角形靠近富Fe角的点出发到Cr-Ni边的粗黑曲线。这条曲线把凝固成铁素体初始析出相的成分和凝固成奥氏体初始析出相的成分区分开来。在接近48Cr-44Ni-8Fe的成分点形成了一个三元共晶点。

固相面在图2-4b上显示了两条从靠近富铁角的点出发到Cr-Ni边的粗黑曲线，在两条线之间略高于固相面的温度奥氏体和铁素体与液相共存，而在略低于固相面的温度只是奥氏体和铁素体共存。两条粗黑线之间的这个区域把低于固相面的铁素体和奥氏体的单相区隔开。请注意这两条曲线终止于三元共晶点。线上的箭头表示温度下降的方向。

在三元相图中自液相面到室温取一个Fe含量固定的截面就可以得到一个Fe-Cr-Ni系的伪二元相图。以等温三元截面为基础^[9]建立了w（Fe）=70%和w（Fe）=60%的两张伪二元相图，并画在图2-5中。因为这是一个三元系，每一个相区都是三维的，从而得到了在标准二元相图中不会出现的三相共存区。

请注意图2-5中固相线和液相线之间的小三角区，这就是奥氏体+铁素体+液相的三相区，这个区把凝固成奥氏体的合金（左侧）和凝固成铁素体的合金（右侧）隔开。铬的质量分数大于20%的合金在高温固相区其铁素体是稳定的，当温度下降时，在Cr的质量分数为20%～25%的合金中部分铁素体要转变为奥氏体。凝固成奥氏体的合金（小三角三相区左面的合金）在冷却时奥氏体保持不变直至室温。而成分紧靠小三角三相区右侧边界，凝固成铁素体的合金，冷却时必然要经过奥氏体-铁素体两相区，结果有部分铁素体转变为奥氏体。而随着成分离小三角右边界越远（高Cr/Ni比），铁素体就变得越稳定，直到最后在每张相图的右侧，就只存在全铁素体的组织。这些相图将在第6和第7章中分别用来解释奥氏体不锈钢和双相不锈钢的相变和微观组织演变。

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图2-4 Fe-Cr-Ni三元系中的液相面和固相面的投影图

a）液相面 b）固相面（引自金属手册^[8]，由ASM国际授权）

图2-5 Fe-Cr-Ni三元系中的伪二元相图

a）w（Fe）=70% b）w（Fe）=60%（引自Lippold和Savage^[9]，美国焊接学会授权）