什么是Fe-C-O和Fe-H-O系平衡图?

[拼音]：Fe-C-O he Fe-H-O xi pinghengtu

[外文]：equilibrium diagram for Fe-C-O and Fe-H-O system

铁及其氧化物与CO-CO₂或 H₂-H₂O 混合气体达到平衡时的气相组成与温度的关系图（图1）。它是由实验测得的数据绘制的，是冶金过程物理化学常用的一种优势区图。图中三条线分别代表下列三个反应的平衡气相组成：570℃以下：Fe₃O₄+4CO


3Fe+4CO₂ (1)

570℃以上：Fe₃O₄+CO


3FeO+CO₂ (2)

FeO+CO


Fe+CO₂ (3)

3Fe₂O₃+CO─→2Fe₃O₄+CO₂反应达平衡时的一氧化碳分压值太小，几乎与横坐标重合，图中未标出。如果实际气相组成p_co/(p_co+p_co2)高于平衡组成，则反应将向右进行，此时反应式等号右边的固相是稳定的，左边的固相不稳定。图中每条线上方的区域就是该反应式右边固体的稳定存在区。这三条线将整个图划分为三个区域，即Fe、FeO、Fe₃O₄的稳定存在区。三条线交点是四相（Fe、FeO、Fe₃O₄及气相）共存点（见相图）。

在钢铁冶炼过程中，常利用此图来确定在给定温度和气相组成条件下能够稳定存在的固相。此图还明确表明铁的各级氧化物是逐级转化的（见Fe-O 状态图）。

由图1可见，在虚线(Fe-H-O平衡)与实线(Fe-C-O平衡)交点温度(820℃)以上，H₂比CO具有更强的还原能力；在820℃以下，则正相反。

CO对铁还有渗碳作用。当气体中的比值p_co/(p_co+p_CO2)超过反应(4)的平衡组成时，会发生铁的渗碳反应：2CO_(气)─→CO₂(气)+[C] (4)

[C]表示溶解于铁中的碳。图2绘出了一系列 [C]含量下渗碳反应达到平衡时的气相组成与温度的关系曲线。此图直接示出在给定温度和[C]含量的情况下，气相对铁是渗碳还是脱碳。这类问题在钢的热处理时经常遇到。FeO是非化学计量化合物(见Fe-O 状态图)，其中氧含量与其平衡气相组成的关系也在图2中绘出。