铁碳合金是以铁为主，加入少量碳而形成的合金。平衡组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态）所得到的组织。

铁碳合金平衡组织其相变过程均按Fe-Fe₃C相图进行。所有碳钢和白口铸铁在室温的组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe₃C）这两个基本相所组成。只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件因以及布情况各有所不同，因而呈不同的组织形态，Fe-Fe₃C相图如图1所示。

铁碳合金共分三大类：工业纯铁、碳钢；白口铁。进一步分类有七种，见表1。

表1各种铁碳合金在室温下的显微组织

（一）、七种铁碳合金

1、工业纯铁

含碳量小于0.0218%，室温下的显微组织为白色块状铁素体(F)和极少量三次渗碳体(Fe₃C_Ⅲ)。由于三次渗碳体最多只能达到0.3%，可忽略不计。

显微组织特征：浸蚀后呈白色多边形晶粒，晶界呈黑色网络状。见图2。

力学性能特点是强度、硬度低，塑性、韧性好，硬度50-80HB，

2、亚共析钢

含碳量在0.0218-0.77%之间，室温下的显微组织为白色块状铁素体(F)和珠光体(P)。珠光体在放大倍数较低时呈暗黑色，放大倍数较高时呈层片状。随着含碳量的增加，珠光体含量增加，铁素体含量减少，见图3和图4。

3、共析钢

含碳量为0.77%，室温下的显微组织为层片状珠光体(P)组织。见图5。

4、过共析钢

含碳量在0.77-2.11%之间，室温下的显微组织为白亮色网状二次渗碳体(Fe₃C_Ⅱ)和层片状珠光体(P)。见图6。

5、亚共晶白口铸铁

含碳量在2.11-4.3%之间，室温下的显微组织为黑色树枝状珠光体(P)和二次渗碳体(Fe₃C_Ⅱ)和豹皮状低温莱氏体（L¢_d），二次渗碳体在珠光体周围析出，与L¢_d中的渗碳体连在一起难以分辨。见图7。

6、共晶白口铸铁

含碳量为4.3%，室温下的显微组织为豹皮状低温莱氏体（L¢_d），其中白色基体为共晶渗碳体，黑色粒状或棒状组织为珠光体，珠光体的片层状无法分辨而成黑色。见图8。低温莱氏体（L¢_d）是珠光体和渗碳体组成的机械混合物。

力学性能特点是硬而脆。

7、过共晶白口铸铁

含碳量在4.3-6.69%之间，室温下的显微组织为一次渗碳体(Fe₃C_Ⅰ)和低温莱氏体（L¢_d），一次渗碳体呈白亮色板条状分布在低温莱氏体中。见图9。

（二）、四种基本组织形态：

1.铁素体（F）Ferrite

铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，体心立方晶格。727℃时溶碳量最大，为0.0218%。显微组织浸蚀后呈白色多边形晶粒，晶界呈黑色网络状。

力学性能特点是强度、硬度低，塑性、韧性好，硬度50-80HB，

2.渗碳体（Fe₃C）Cementite

渗碳体是具有复杂晶格结构的间隙化合物。含碳量为6.69%。

显微组织形态形成条件有关。从液相中析出的叫一次渗碳体(Fe₃C_Ⅰ)，粗大板条状；从奥氏体中析出的叫二次渗碳体(Fe₃C_Ⅱ)，呈网状分布在珠光体边界上，最大析出量22.6%；从铁素体中析出的叫三次渗碳体(Fe₃C_Ⅲ)，沿铁素体晶界断续分布，呈断续的条状，由于数量少于<0.3%，可忽略不计；共析转变形成的渗碳体为共析渗碳体（珠光体中的渗碳体），层片状；共晶转变形成的渗碳体为共晶渗碳体（莱氏体中的渗碳体），块状（莱氏体基体）。

渗碳体抗蚀能力很强，经3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，浸蚀后呈亮白色。

力学性能特点是硬而脆。硬度很高，800HB，伸长率(塑性)»0、冲击韧度(韧性)a_k»0，是硬脆相。

3.珠光体（P）Pearlite

珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体88%，渗碳体12%，含碳量为0.77%。

显微组织是层片状，浸蚀后，光学显微镜下看到的是较密的黑条，若放大倍率较低，层片分辨不清楚，珠光体呈黑色的块状。

力学性能特点是综合力学性能好，硬度180HB。

4.低温莱氏体（L¢_d）Ledeburite

低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物。在平衡状态下，其含碳量为4.3%。

显微组织是豹皮状，白色基体上分布着黑色粒状或黑色棒状。白色基体为共晶渗碳体，黑色粒状或棒状为珠光体，珠光体的片层状无法分辨而成黑色。

力学性能特点是硬而脆。

（三）、两种基本相：

上述的四种基本组织是由以下两种基本相构成

1、α相或称铁素体（F）

结构和性能同前面的介绍。

2、Fe₃C相

结构和性能同前面的介绍。

图2工业纯铁金相组织

图3 20钢（亚共析钢）的金相组织

图4 45钢（亚共析钢）的金相组织

图5 T8（共析钢）钢的金相组织

图6 T12（过共析钢）钢显微组织

图7亚共晶白口铸铁金相组织

图8共晶白口铸铁金相组织

图9过共晶白口铸铁金相组织