鐵及其氧化物與CO-CO2H2-H2O 混合氣體達到平衡時的氣相組成與溫度的關係圖(圖1)。它是由實驗測得的資料繪製的,是冶金過程物理化學常用的一種優勢區圖。圖中三條線分別代表下列三個反應的平衡氣相組成:

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570℃以下:Fe3O4+4CO

3Fe+ 4CO 2 (1)

570℃以上:Fe3O4+CO

3FeO+ CO 2 (2)

FeO+CO

Fe+ CO 2 (3)

3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2反應達平衡時的一氧化碳分壓值太小,幾乎與橫坐標重合,圖中未標出。如果實際氣相組成pco/(pco+pco2)高於平衡組成,則反應將向右進行,此時反應式等號右邊的固相是穩定的,左邊的固相不穩定。圖中每條線上方的區域就是該反應式右邊固體的穩定存在區。這三條線將整個圖劃分為三個區域,即Fe、FeO、Fe3O4的穩定存在區。三條線交點是四相(Fe、FeO、Fe3O4及氣相)共存點(見相圖)。

  在鋼鐵冶煉過程中,常利用此圖來確定在給定溫度和氣相組成條件下能夠穩定存在的固相。此圖還明確表明鐵的各級氧化物是逐級轉化的(見Fe-O狀態圖)。

  由圖1可見,在虛線(Fe-H-O平衡)與實線(Fe-C-O平衡)交點溫度(820℃)以上,H2比CO具有更強的還原能力;在820℃以下,則正相反。

  CO對鐵還有滲碳作用。當氣體中的比值pco/(pco+pCO2)超過反應(4)的平衡組成時,會發生鐵的滲碳反應:

2CO(氣)─→CO2(氣)+[C](4)

[C]表示溶解於鐵中的碳。圖2繪出瞭一系列[C]含量下滲碳反應達到平衡時的氣相組成與溫度的關系曲線。此圖直接示出在給定溫度和[C]含量的情況下,氣相對鐵是滲碳還是脫碳。這類問題在鋼的熱處理時經常遇到。FeO是非化學計量化合物(見 Fe-O狀態圖),其中氧含量與其平衡氣相組成的關系也在圖2中繪出。