【正文】 線圖的垂直截面圖只是某一特定垂直于濃度三角形的截面與三元相圖的交線圖，圖中曲線并不反映平衡轉(zhuǎn)變時(shí)各平衡相的成分點(diǎn)的相互關(guān)系，因此不能用杠桿定律和重心法則進(jìn)行定量分析。53三元合金的勻晶轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變與二元合金的勻晶轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變有何區(qū)別？答：由于多了一個(gè)組元，三元合金比二元合金多了一個(gè)自由度。在壓力恒定的情況下，對(duì)于勻晶轉(zhuǎn)變二元合金的自由度等于1。因此只有溫度一個(gè)自由變量，二元?jiǎng)蚓мD(zhuǎn)變過程中（L+α兩相區(qū)內(nèi)），任一給定溫度下，液相與α相成分由液相線和固相線唯一確定。三元?jiǎng)蚓мD(zhuǎn)變有2個(gè)自由度，因此在平衡轉(zhuǎn)變過程中L相與α相成分不能單純用幾何法確定，只有L、α相中任何一相的平衡成分確定的情況下，才有可能確定另一相的平衡成分。在平衡狀態(tài)下L相與α相的平衡成分點(diǎn)分別構(gòu)成液相面與固相面，給定的合金發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變過程中，所有共軛線在濃度三角形上的投影形成“蝴蝶形”花樣。對(duì)于二元合金的共晶轉(zhuǎn)變，L→α+β自由度為0，共晶平衡轉(zhuǎn)變只能在確定的共晶轉(zhuǎn)變TE下進(jìn)行，且轉(zhuǎn)變過程中反應(yīng)相L和生成相α、β相平衡成分是確定的。對(duì)于三元合金，其兩相共晶轉(zhuǎn)變L→α+β，L→α+γ，L→γ+β有一個(gè)自由度，因此，三元合金的兩相共晶可在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，轉(zhuǎn)變過程中參加反應(yīng)的3個(gè)平衡相成分是確定的，三元系中的三相共晶轉(zhuǎn)變L→α+β+γ的自由度為0，所以平衡轉(zhuǎn)變只能在確定的三相共晶轉(zhuǎn)變溫度下進(jìn)行，且所有反應(yīng)相成分也是確定的。54右圖為固態(tài)有限互溶三元共晶相圖的投影圖，請(qǐng)回答下列問題：（1）指出三個(gè)液相面的投影區(qū)；（2）指出e3E線和E點(diǎn)表示的意義；（3）分析合金N的平衡結(jié)晶過程。答:(1) Ae1Ee3A、 Be2Ee1B、 Ce3Ee2C(2) e3E線：α與γ的共晶線， E點(diǎn)：三元（四相）共晶點(diǎn)。(3) N點(diǎn)合金：L232。L224。γ232。L224。β+γ232。 L224。α+β+γ55 AlCuMg系是航空工業(yè)上廣泛應(yīng)用的三元合金系,下圖是AlCuMg三元相圖富Al一角的液相面投影圖。在所示的成分范圍內(nèi),共有4個(gè)液相單變量線的交叉點(diǎn),它們代表4個(gè)四相平衡反應(yīng)，分別寫出反應(yīng)類型。答：1點(diǎn):(三進(jìn)) 2點(diǎn):(二進(jìn)一出) 3點(diǎn):(二進(jìn)一出) 4點(diǎn):(三進(jìn)) 56下圖是含13%Cr的FeCCr三元相圖的垂直截面圖。圖中,CCC3分別代表(Cr,Fe)7C(Cr,Fe)23C(Fe,Cr)3C碳化物。在13Cr%的垂直截面中,有8個(gè)兩相區(qū)(L+δ、L+ g 、L+Cg +α、g +Cg +Cα+Cα+C2)、8個(gè)三相區(qū)和3條代表四相反應(yīng)的水平線。試判斷L+ g +Ca+ g +C1 和a+ g +C2三個(gè)三相區(qū)的反應(yīng)類型。答：在垂直截面上,典型的三相區(qū)呈曲邊三角形,但有時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則四邊形,在此情況下,可根據(jù)其相鄰區(qū)之間的互相轉(zhuǎn)變關(guān)系進(jìn)行分析推斷。如圖中的L+g+C1三相區(qū)為四邊形,它的上頂點(diǎn)與液相區(qū)相連,其左上方和右上方分別與L+g和L+C1兩相區(qū)連接,而下方則與g+C1兩相區(qū)連接,說明合金冷卻經(jīng)過該三相區(qū)后,液相L消失,而g相和C1相生成,故L+g+C1三相區(qū)屬共晶型轉(zhuǎn)變?nèi)嗥胶鈪^(qū):a+g+C1三相區(qū)與上述情況情況不同，它不與單相區(qū)相連,其上下方分別與(g+C1)、(a+C1) 兩相區(qū)連接,說明合金冷卻經(jīng)過該區(qū)之后,g相消失,a相隨之生成。而C1相由于在三個(gè)相區(qū)中都存在,故難以直接判斷其存在形式。但根據(jù)碳在gFe與aFe中的溶解度差別,當(dāng)時(shí),將有碳化物析出,即C1也是生成相,所以, a+g+C1三相區(qū)屬于共析轉(zhuǎn)變型三相平衡區(qū)。同理,可以推斷:a+g+C2三相區(qū)屬共析型轉(zhuǎn)變?nèi)嗥胶鈪^(qū)。在g+C2+C1三相區(qū)中,其右上方為g+C1兩相區(qū),而左下方為g+C2兩相區(qū),說明合金在該區(qū)冷卻時(shí),C1相消失,C2相生成,據(jù)此可以判斷,該區(qū)為包析轉(zhuǎn)變?nèi)嗥胶鈪^(qū): 57同上題，試判斷3條代表四相反應(yīng)的水平線的反應(yīng)類型。在三條四相平衡等溫線中,795oC等溫線截取到4個(gè)三相區(qū),且等溫線上下方各分布有兩個(gè)三相區(qū), 說明其屬于第II類四相平衡反應(yīng)。而其左上、左下方分別為(a+g++C2)和(a+C1+C2)三相區(qū)，說明合金在該區(qū)冷卻時(shí)，g相消失而C1相生成；其右上、右下方分別為(g+C1+C2)和(a+g++C1)三相區(qū)，說明合金在該區(qū)冷卻時(shí)，C2相消失而a相生成。顯然，在等溫線上方消失的兩個(gè)相為反應(yīng)相,而在等溫線下方出現(xiàn)的兩個(gè)相則為生成相。因此，在795oC等溫線上進(jìn)行的是四相平衡包共析轉(zhuǎn)變。對(duì)于1175oC和760oC等溫線，其反應(yīng)式分別為58 利用下圖分析2Cr13（wc=,wCr=）不銹鋼的凝固過程及組織組成物。答：T1~T2 L→αT2~T3 L+ α →γT3~T4 α → γT4~T5 γT5~T6 γ→C3T6~T7 γ →（α+C3）共 T7 α→ C3Ⅲ室溫組織： （α+C3）共＋C359根據(jù)所示FeWC三元系的低碳部分的液相面的投影圖，試標(biāo)出所有四相反應(yīng)。答：四相反應(yīng)如下：2755～2400℃時(shí)：L+W5C3→WC+W2C，其液相成分變溫線的溫度走向如圖所示：～2400℃時(shí)：L+ W2C→WC+W，～1700℃時(shí)：L+ WC+ W→M6C～1500℃時(shí)：L+ W→M6C+Fe3W21380℃時(shí)：L+ Fe3W2→M6C+α1335℃時(shí)：L+α→γ+ M6C～1200℃時(shí)：L+ M6C→WC+γ1085℃時(shí)：L→γ+Fe3C+ WC510 某三元合金K在溫度為t1時(shí)分解為B組元和液相，兩個(gè)相的相對(duì)量WB/WL=2。已知合金K中A組元和C組元的重量比為3，液相含B量為40%，試求合金K的成分。答：K合金成分為：15%A、80%B、5%C。511已知A、B、C三組元固態(tài)完全不互溶，成分為80％A、10％B、10％C的O合金在冷卻過程中將進(jìn)行二元共晶反應(yīng)和三元共晶反應(yīng)，在二元共晶反應(yīng)開始時(shí)，該合金液相成分(a點(diǎn))為60％A、20％B、20％C，而三元共晶反應(yīng)開始時(shí)的液相成分(E點(diǎn))為50％A、10％B、40％C。(a) 試計(jì)算A初％、(A+B)%和(A+B+C)%的相對(duì)量。 (b) 寫出圖中I和P合金的室溫平衡組織。答：a) A初％=50%(A+B)%= 50% 180。=25% (A+B+C)%= L% 180。25%(b)Ⅰ合金：B+（A+B+C）共晶P合金：（B+C）共晶+（A+B+C）共晶512 成分為40%A、30%B和30%C的三元系合金在共晶溫度形成三相平衡，三相成分如下：液相50%A40%B10%Cα相85%A10%B5%Cβ相10%A20%B70%C計(jì)算液相、α相和β相各占多少分?jǐn)?shù)？答：(a) 液相分?jǐn)?shù)=α相分?jǐn)?shù)=β相分?jǐn)?shù)=100%%10%=%513 根據(jù)圖中的合金X，在四相反應(yīng)前為Q+R+U三相平衡，四相反應(yīng)后為U+Q+V三相平衡。試證明該反應(yīng)為R→Q+U+V類型反應(yīng)。答：如圖所示，X成分的合金經(jīng)過四相平衡溫度時(shí)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： R+U+Q →U+V+Q反應(yīng)前U相和Q相的相對(duì)量為（用重心定理在ΔQRU上計(jì)算）： U%=100% Q%=100%反應(yīng)后U相和Q相的相對(duì)量為（用重心定理在ΔQUV上計(jì)算）： U’%=100% Q’%=100%顯然，反應(yīng)后Ｕ相和Ｑ相的量都增加，故為生成相；同時(shí)，反應(yīng)前后Ｒ相從有到無，故為反應(yīng)相；Ｖ相從無到有，也為生成相。所以這一反應(yīng)可以簡化為Ｒ→Ｑ＋Ｕ＋Ｖ。同理，在四相平面所包含的任一部分都可以證明經(jīng)過四相平衡溫度時(shí)會(huì)發(fā)生Ｒ→Ｑ＋Ｕ＋Ｖ反應(yīng)。514 根據(jù)圖中的合金X，在四相反應(yīng)前為Q+R+U三相平衡，四相反應(yīng)后為U+Q+V三相平衡。試證明該反應(yīng)為R+Q→U+V類型反應(yīng)。答：如圖所示，X成分的合金經(jīng)過四相平衡溫度時(shí)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： R+U+Q →U+V+Q 反應(yīng)前U相和Q相的相對(duì)量為（用重心定理在ΔQRU上計(jì)算）： U%=100% Q%=100%反應(yīng)后U相和Q相的相對(duì)量為（用重心定理在ΔQUV上計(jì)算）： U’%=100% Q’%=100%顯然，反應(yīng)后Ｑ相的量減少，故為反應(yīng)相；Ｕ相的量增加，故為生成相；同時(shí)，反應(yīng)前后Ｒ相從有到無，故為反應(yīng)相；Ｖ相從無到有，故為生成相；所以這一反應(yīng)可以簡化為Ｒ＋Ｑ→Ｕ＋Ｖ。同理，在四相平面所包含的任一部分都可以證明經(jīng)過四相平衡溫度時(shí)會(huì)發(fā)生Ｒ＋Ｑ→Ｕ＋Ｖ反應(yīng)。515右下圖是在固態(tài)下有限互溶的ABC三元合金相圖的投影圖（A、B、C三組元附近對(duì)應(yīng)α、β、γ單相區(qū)），試分析合金①、②的平衡結(jié)晶過程，并寫出室溫下的組織。答：1）合金①的平衡結(jié)晶過程：合金①成分位于液相面Ce2Ee3C上，由液態(tài)開始冷卻時(shí)，隨溫度的降低，首先發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變L→γ，隨溫度降低進(jìn)入L+β+γ三相區(qū)，發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變L→β+γ，隨溫度的繼續(xù)降低，L逐漸減少，β和γ增多，直至完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣?γ。繼續(xù)冷卻β相對(duì)組元C及γ相對(duì)組元B的溶解度逐漸降低，析出二次相，β→γⅡ、γ→βⅡ。合金①的室溫組織為：初晶γ+二元共晶（β+γ）+βⅡ+γⅡ2）合金②的平衡結(jié)晶過程：合金②成分位于液相面Ae1Ee3A和Ce2Ee3C兩液相面的交線e3E上，因此隨溫度的降低，先發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變L→α+γ，隨溫度繼續(xù)降低，直至結(jié)晶完畢，溫度繼續(xù)降低，由于合金②成分位于L→α+γ二元共晶轉(zhuǎn)變結(jié)束面以下，在α+β+γ三相區(qū)三棱柱側(cè)面，α和γ對(duì)組元A、B、C均超過溶解度極限，要析出第二項(xiàng)，α→βⅡ+γⅡ，γ→αⅡ+βⅡ。合金②的室溫組織為：二元共晶（α+γ）+αⅡ+βⅡ+γⅡ第6章 習(xí)題解答61 影響屈服強(qiáng)度的因素有哪些？答：影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素有：結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、原子本性。如將金屬的屈服強(qiáng)度與陶瓷、高分子材料比較可看出結(jié)合鍵的影響是根本性的。從組織結(jié)構(gòu)的影響來看，可以有四種強(qiáng)化機(jī)制影響金屬材料的屈服強(qiáng)度，這就是：(1)固溶強(qiáng)化；(2)形變強(qiáng)化；(3)沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化；(4)晶界和亞晶強(qiáng)化。沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材料屈服強(qiáng)度的最常用的手段。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中，前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)度的