【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7．二元合金相圖表達(dá)了合金的哪些關(guān)系？答：二元合金相圖表達(dá)了合金的狀態(tài)與溫度和成分之間的關(guān)系。8．在二元合金相圖中應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算什么？答：應(yīng)用杠桿定律可以計(jì)算合金相互平衡兩相的成分和相對(duì)含量。9. 已知A（熔點(diǎn) 600℃）與B(500℃) 在液態(tài)無(wú)限互溶；在固態(tài) 300℃時(shí)A溶于 B 的最大溶解度為 30% ，室溫時(shí)為10%，但B不溶于A；在 300℃時(shí)，含 40% B 的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)。現(xiàn)要求：1）作出AB 合金相圖；2）分析 20% A,45%A,80%A 等合金的結(jié)晶過(guò)程，并確定室溫下的組織組成物和相組成物的相對(duì)量。答：（1） （2）20%A合金如圖①： 合金在1點(diǎn)以上全部為液相，當(dāng)冷至1點(diǎn)時(shí)，開始從液相中析出α固溶體，至2點(diǎn)結(jié)束，2～3點(diǎn)之間合金全部由α固溶體所組成，但當(dāng)合金冷到3點(diǎn)以下，由于固溶體α的濃度超過(guò)了它的溶解度限度，于是從固溶體α中析出二次相A，因此最終顯微組織：α+AⅡ 相組成物: α+A A=（9080/90）*100%=11% α=1A%=89% 45%A合金如圖②：合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出α固溶體，此時(shí)液相線成分沿線BE變化，固相線成分沿BD線變化，當(dāng)冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)E點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成（A+α）共晶體，合金自2點(diǎn)冷至室溫過(guò)程中，自中析出二次相AⅡ，因而合金②室溫組織：AⅡ+α+(A+α) 相組成物:A+α組織：AⅡ=（7055）/70*100%=21% α=1 AⅡ=79% A+α=（7055）/(7040）*100%=50%相：A=（9055）/90*100%=50% α=1A%=50%80%A合金如圖③：合金在1點(diǎn)以上全部為液相，冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出A，此時(shí)液相線成分沿AE線變化，冷至2點(diǎn)時(shí)，液相線成分到達(dá)點(diǎn)，發(fā)生共晶反應(yīng)，形成(A+α)共晶體，因而合金③的室溫組織：A+ (A+α) 相組成物：A+α組織：A=（4020）/40*100%=50% A+α=1A%=50%相： A=（9020）/90*100%=78% α=1A%=22%10．某合金相圖如圖所示。1）試標(biāo)注①—④空白區(qū)域中存在相的名稱；2）指出此相圖包括哪幾種轉(zhuǎn)變類型；3）說(shuō)明合金Ⅰ的平衡結(jié)晶過(guò)程及室溫下的顯微組織。答：(1)①：L+γ ②: γ+β ③: β+(α+β) ④: β+αⅡ (2)勻晶轉(zhuǎn)變；共析轉(zhuǎn)變 (3)合金①在1點(diǎn)以上全部為液相,冷至1點(diǎn)時(shí)開始從液相中析出γ固溶體至2點(diǎn)結(jié)束,2～3點(diǎn)之間合金全部由γ固溶體所組成,3點(diǎn)以下,開始從γ固溶體中析出α固溶體,冷至4點(diǎn)時(shí)合金全部由α固溶體所組成,4～5之間全部由α固溶體所組成,冷到5點(diǎn)以下,由于α固溶體的濃度超過(guò)了它的溶解度限度,從α中析出第二相β固溶體,最終得到室穩(wěn)下的顯微組織: α+βⅡ11．有形狀、尺寸相同的兩個(gè) CuNi 合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni ，另一個(gè)含 50% Ni,鑄后自然冷卻，問(wèn)哪個(gè)鑄件的偏析較嚴(yán)重？答：含 50% Ni的CuNi 合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí)際冷卻過(guò)程中，由于冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?50% Ni的CuNi 合金鑄件固相線與液相線范圍比含 90% Ni鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象要比含 90% Ni的CuNi 合金鑄件嚴(yán)重。第四章 鐵碳合金1．何謂金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？試畫出純鐵的結(jié)晶冷卻曲線和晶體結(jié)構(gòu)變化圖。答：由于條件（溫度或壓力）變化引起金屬晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，稱同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2．為什么γFe 和α Fe 的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFe →αFe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？答：因?yàn)棣肍e和α Fe原子排列的緊密程度不同，γFe的致密度為74%,α Fe的致密度為68%，因此一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（γFe →αFe ）轉(zhuǎn)變時(shí)體積將發(fā)生膨脹。（F）,奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P）,萊氏體（Ld）？它們的結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)？答：鐵素體（F）：鐵素體是碳在中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格。由于碳在中的溶解度`很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）：奧氏體是碳在中形成的間隙固溶體，面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）：鐵和碳相互作用形成的具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚骨狀。珠光體（P）：由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。？在生產(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)意義？又有何局限性？答：①碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握鐵碳合金相圖，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分析等方面都有重要指導(dǎo)意義。②為選材提供成分依據(jù)：相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據(jù)零件的性能要求來(lái)選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對(duì)鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點(diǎn)，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計(jì)鑄造性能的好壞。對(duì)于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。對(duì)焊接：根據(jù)相圖來(lái)分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來(lái)減輕或消除組織不均勻性；對(duì)熱處理：相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。③由于鐵碳相圖是以無(wú)限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實(shí)際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。 FeFe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。答: C：共晶點(diǎn)1148℃ %C，在這一點(diǎn)上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷到1148℃時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物——萊氏體E：碳在中的最大溶解度點(diǎn)1148℃ %CG：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A3）912℃ 0%CH：碳在中的最大溶解度為1495℃ %CJ：包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495℃ %C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：當(dāng)冷卻到1495℃時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。N：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394℃ 0%CP：碳在中的最大溶解度點(diǎn) %C 727℃S：共析點(diǎn)727℃ %C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷卻到727℃時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物——珠光體P（）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，%～%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時(shí)的組織，從A中析出的稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，從中析出的稱為三次滲碳體，由于鐵素體含碳很少，析出的很少，一般忽略，認(rèn)為從727℃冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，～%的鐵碳合金冷卻到727℃時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。 FeFe3C 相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。答：共析反應(yīng)：冷卻到727℃時(shí)具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。+包晶反應(yīng)：冷卻到1495℃時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。 +共晶反應(yīng)：1148℃時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 + ？何謂白口鐵？?jī)烧叩某煞纸M織和性能有何差別？答：碳素鋼：%~%C的鐵碳合金。白口鐵：%C的鐵碳合金。碳素鋼中亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成，其中珠光體中的滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體基體上，隨著含碳量的增加，珠光體的含量增加，則鋼的強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。%時(shí)就是珠光體的性能。過(guò)共析鋼組織由珠光體和二次滲碳體所組成，%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大值，含碳量繼續(xù)增加，強(qiáng)度下降。由于二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致鋼的脆性增加。白口鐵中由于其組織中存在大量的滲碳體，具有很高的硬度和脆性，難以切削加工。、共析鋼和過(guò)共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。其中鐵素體呈塊狀。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。共析鋼的組織由珠光體所組成。過(guò)共析鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成，其中二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀。 共同點(diǎn)：鋼的組織中都含有珠光體。不同點(diǎn)：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠光體，過(guò)共析鋼的組織是珠光體和二次滲碳體。 % 、 % 、 % 、 % 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織.答：%C:在1~2點(diǎn)間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727℃），在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線PQ變化，析出三次滲碳體，它常與共析滲碳體長(zhǎng)在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時(shí)組織P。% C：合金在1~2點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束