鐵及其各級氧化物平衡組成與溫度的關係圖,它表明瞭鐵及其各級氧化物穩定存在的條件,是冶金中常用的重要相圖之一。圖是一般公認較為完整的達肯(L.S.Darken)和格爾瑞(R.W.Gurry)所繪製的Fe-O 系相圖。

  鐵的氧化物有Fe2O3Fe3O4、FeO三種。前兩種的理論含氧量分別為30.06%和27.64%。純氧化亞鐵FeO的理論含氧量為22.28%,但實際存在的卻是含氧量變動在23.16~25.60% 的非化學計量的(non-stoichiome-tric)氧化亞鐵相,這種固溶體稱為浮氏體(Wüstite)。它的鐵與氧的原子比小於1,變化在0.95~0.87之間。浮氏體是NaCl型的立方點陣結構,鐵正離子和氧負離子相間排列在點陣的節點上;但正離子節點未充滿,即有鐵的空位存在。為瞭維持電中性,必然有一部分正離子節點被三價鐵離子占據。圖中 JLQ線代表浮氏體含氧下限、HQ線代表其含氧上限。溫度在570℃(Q點)以下,浮氏體不能穩定存在,而按下式分解:

4FeO─→Fe+Fe3O4

在570℃時,Fe、 Fe 3 O 4與浮氏體三相共存。

  鐵氧化物還原過程在570℃以下的轉變順序是:

  Fe2O3

Fe 3O 4

Fe(含氧飽和)~Fe在570℃以上的轉變順序是:

  Fe2O3

Fe 3 O 4 含氧上限的浮氏體~含氧下限的浮氏體 Fe(含氧飽和)~Fe這種順序,稱為逐級轉化(平衡)原則。

  圖中左上角的BB′線是氧在鐵液中的溶解度與絕對溫度的關系曲線,可用下式表示:

氧在固態鐵中的溶解度極小,從881~1527℃,約為2~82ppm,在圖中未繪出。