Fe-Fe3C 相图在生产中的意义重大，可作为材料选用和铸、锻、热处理等热加工工艺的依据。

1.作为选用钢铁材料的依据

铁碳合金相图所表示的成分、组织和性能的规律为钢材的选用提供了依据。例如，制造要求塑性、韧性好，而强度不太高的构件，如铆钉、螺钉、螺母、轴承套和轴承垫等，可选用含碳量较低的钢； 要求强度、塑性、韧性都比较好的构件，如轴、齿轮、丝杠和活塞等，可选用含碳量适中的钢； 要求硬度高、耐磨性好的各种工具，则应选用含碳量较高的钢。

2.制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据

（1） 在铸造上。根据Fe-Fe3C 相图的液相线可以找出不同成分的铁碳合金的熔点，从而确定合适的熔化、浇注温度。从相图上可以看出钢的熔化与浇注温度比铸铁高，还可以看出靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且凝固温度区间较小，故具有良好的铸造性能，这类合金适宜用于铸造，所以在铸造生产中获得了广泛应用。

（2） 在锻造上。由于奥氏体塑性好，有利于塑性变形，因此钢材轧制或锻造的温度范围选择在单一奥氏体区。

（3） 在热处理工艺上。Fe-Fe3C 相图是选择各种热处理加热温度的依据，具体方法将在后面单元详细讨论。

铁碳合金相图虽然得到了广泛应用，但仍有一定的局限性。应用相图时还需考虑其他合金元素、杂质及生产中加热和冷却速度快慢等因素对相图的影响，应用时还需借助其他知识和参照其他相图进行准确分析。

任务回顾(www.daowen.com)

轴是减速器中的重要零件，工作时既承受弯矩又承受转矩。根据对铁碳合金相图的理解，选择相应的金属材料。

任务实施

轴类零件要求机械性能较好，有较高的强度和冲击韧性，一般可以选用45 钢或者40Cr 钢。

Q460 和“鸟巢”

2008 年北京奥运会主体育场—— “鸟巢” 的结构设计奇特新颖，如图3 -44 所示，钢结构最大跨度达到343 m。如果使用普通钢材，厚度至少要达到220 mm，这样一来，“鸟巢” 钢材重量将超过80 000 t，而且钢板太厚，焊接起来更加困难。工程设计人员从实际需求出发，选择了低合金高强度钢Q460 作为施工材料。

图3-44　鸟巢

这是一种比通常的建筑用钢强度超出一倍的钢材，以前只用于机械制造，如大型挖掘机等，从来没有在建筑中被使用过，国内也没有厂家生产这种钢材，一般要从国外进口。

“特殊的高强度钢能不能实现国产？ 办奥运就是要拉动自主创新，填补空白，只要能在国内生产，就坚决不进口!” 北京奥组委员会的态度非常坚决。后来在国内科研人员的不懈努力下，他们终于研发出了Q460，采用了适当的合金元素配比，实现了110 mm、建筑用Q460 的国产化。2005 年7 月，为“鸟巢” 准备的110 mm 的Q460 开始批量生产。400 t Q460 成为“鸟巢” 钢筋铁骨中最坚硬的一部分。更值得国人骄傲的是，在科研人员和全国各大钢厂的共同努力下，奥运工程中的所有钢材全部实现了国产化。