材料科学基础 铁碳相图补充作业题答案
第三章 铁碳相图(含答案)
第三章铁碳相图(含答案)第三章铁碳相图一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、从相变的角度来看，钢与铸铁是按________来区分的，钢与工业纯铁是按________来区分的。
答案：有无共晶转变、有无共析转变2、碳溶解在________中形成的间隙固溶体称为奥氏体，常用符号________表示；奥氏体的力学性能是________和________不高，但具有良好的________。
答案：γ-Fe、A、强度、硬度、塑性3、渗碳体是铁和碳的化合物，常用________表示；渗碳体的含碳量为6．69％，具有复杂的晶格，它的________很高，脆性很大，而________和________几乎等于零。
C、硬度、塑性、韧性答案：Fe3C相图，它由三个典型的二元合金相图组合而成，即________、________和4、统观Fe-Fe3________。
答案：匀晶（型）相图、共晶（型）相图、包晶（型）相图5、铁碳合金在固态下的基本相有________、________和________三种。
答案：铁素体（F）、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)6、在钢中，由于铁与碳的相互作用，可以形成四种基本组织，即________、________、________和________。
答案：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）7、Fe-FeC相图中，根据E点（含碳量为________）可将铁碳合金分为________和________3两大部分。
答案：2.11%、（碳）钢、铸铁8、在铁碳合金的基本相中，属于固溶体的有________、________，属于金属间化合物的有________。
答案：奥氏体、铁素体、渗碳体9、含碳量为4.3％的铁碳合金叫________，在1148℃以上为________，缓冷至1148℃时发生________反应，继续冷却到727℃时发生________转变，其室温组织为________。
章节练习及参考答案----第四章相图doc
第四章 相图 练习题1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。
若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分；K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度；D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)M g (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L Ni Ni 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出：(1)水平线上反应的性质；(2)各区域的组织组成物；(3)分析合金I，II的冷却过程；(4)合金工，II室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含w B=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。
和26.7%的(α+β)共晶组成。
材料科学基础答案
材料科学基础答案1.为什么室温下金属晶粒越细强度，硬度越高，塑性韧性也越好答：金属晶粒越细，晶界面积越大，位错障碍越多，需要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。
金属的晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推迟了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形。
在强度和塑性同时增加的情况下，金属在断裂前消耗的功增大，因而其韧性也比较好。
因此，金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越好。
2.冷塑性变形金属产生加工硬化的原因随变形量增加，空密度增加。
④由于晶粒由有利位向而发生几何硬化，因此使变形抗力增加。
随变形量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。
答：①晶体内部存在位错源，变形时发生了位错增值，随变形量增加，位错密度增加。
由于位错之间的交互作用，使变形抗力增加。
3.某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火，钢丝绳的承载能力远超过工件的质量，但在工件的运送过程中钢丝绳发生断裂，试分析其原因答：冷拉钢丝绳是利用热加工硬化效应提高其强度的，在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大，强度增加，处于加工硬化状态。
在淬火的温度下保温，钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程，组织和结构恢复软化状态。
在这一系列变化中，冷拉钢丝的加工硬化效果将消失，强度下降，在再次起吊时，钢丝将被拉长，发生塑性变形，横截面积减小，强度将比保温前低，所以发生断裂。
4细化晶粒方法1.在浇注过程中： 1）增大过冷度； 2）加入变质剂； 3）进行搅拌和振动等。
2. 在热轧或锻造过程中： 1)控制变形度； 2)控制热轧或锻造温度。
3. 在热处理过程中：控制加热和冷却工艺参数利用相变重结晶来细化晶粒。
4. 对冷变形后退火态使用的合金： 1)控制变形度； 2)控制再结晶退火温度和时间5、试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。
解答：滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力；台阶攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多余半原子面的扩大与缩小交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；位错增殖位错滑移运动的方向，外力方向与b一致时从已滑移区→未滑移区。
材料科学基础习题解答1
习题解答：第三章 扩散1、纯铁在950℃渗碳10小时，所用渗碳气氛足以维持表面碳浓度为1.1%，分别求距表面0.5、1.0、1.2、1.5、2.0mm 处的碳浓度，然后作出渗层内碳浓度分布曲线。
（已知950℃时，碳在γ铁中的扩散系数D ＝5.8×10-2mm 2/h ） 答：因为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=Dt xerf C C C C 2)(211，其中：C 1＝1.1%，C 2＝0%，将已知条件代入即可。
2、870℃渗碳与927℃渗碳相比，优点是热处理产品晶粒细小，淬火变形小，试讨论：I 、上述两种温度下，碳在奥氏体铁中的扩散系数各是多少？已知D 0＝2.0×10-5m 2/s ，Q=140kJ/mol ；II 、870℃渗碳需要多少时间才能获得与927℃渗碳10小时相同的渗层厚度？（忽略不同温度下碳在奥氏体铁中的溶解度差别）；III 、若渗层厚度测至碳含量0.3%处，试问870℃渗碳10小时后所达到的渗层厚度为927℃渗碳同样时间所得厚度的百分之几？答：I 、D ＝D 0exp(-Q/KT)II 、根据题I 所得的结果，运用教材上公式（3-13）即可。
III 、与题一同理。
3.、氢在金属中扩散较快，因此用金属容器贮存氢气会存在渗漏。
假设钢瓶内氢压力为p 0，钢瓶放置于真空中，其壁厚为h ，并且已知氢在该金属中的扩散系数为D ，而氢在钢中的溶解度服从p k C =，其中k 为常数，p 为钢瓶与氢气接触处的氢压力。
1) 列出稳定状态下金属容器中的高压氢通过器壁的扩散方程；2) 提出减少氢扩散逸失的措施。
答：达到稳定状态后，可以认为在有限时间内钢瓶内、外氢压力不变，因此钢瓶内部的氢浓度分布也不随时间发生变化，可以考虑采用扩散第一定律。
(1) x CD J ∂∂-=，而钢瓶内壁：0p k C =，钢瓶外壁C'=0，因此：h p Dk x C D J 0-=∂∂-=(2) 依据上式，可能采取的措施有：改变容器材料，以减小D 和k ；降低容器内所储存氢气压力p 0；增加容器壁厚h 。
材料科学基础 铁碳相图补充作业题答案
铁碳相图补充作业题答案1. 铁碳合金按Fe —Fe 3C 相图成分区域分成七类，分别是什么？2. 分析以上七种成分合金平衡结晶过程与最终组织，并计算：（1） 工业纯铁中三次渗碳体的最大含量。
分析：在工业纯铁中，随C 含量的增加，三次渗碳体的含量也越多，当C%=0.0218% （即P 点成分的工业纯铁中）时，Fe 3C Ⅲ量达到最大值。
W Fe3C Ⅲ=008.069.6008,00218.0--×100%=0.33%（2） 共析钢中，α和Fe 3C 的相对含量。
（Fe 3C Ⅲ量很少，一般忽略不计）W α=%100218.069.677.069.6⨯--=%10069.677.069.6⨯-=88% W Fe3C =1－88%=12%（3）45钢（含C ：0.45%）中，组织组成物和相组成物的相对含量。
分析：45钢组织组成物为：铁素体（先共析）+ 珠光体相组成物为：铁素体（α）+ 渗碳体（Fe 3C ）由于Fe 3C Ⅲ量很少，可以忽略不计，只考虑727℃共析转变完成之后即可。
组织组成物：⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%57%431Wp %57%100%43%1000218.077.00218.045.00218.077.045.077.0或αWp W相组成物： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%7%931W %7%100%93%100C 3Fe 0218.69.60218.045.030218.069.645.069.6或αo C Fe W W注：共析钢中，室温组织为α+ P W C %↑， W P ↑，可近似根据亚共析钢的平衡组织来估算钢的含C 量。
W P =%100%1008.077.0218.077.0028.0⨯==⨯--C C C∴ 钢的含C 量 C=0.8W P （忽略α、P 密度的差别）W P ：珠光体所占的面积百分比。
(4)T10钢（1%C ）中，Fe3C Ⅱ和珠光体的相对量W Fe3C Ⅱ=%10077.069.677.00.1⨯--=4%W P =1—4%=96%注：在过共析钢中，W C ↑， Fe3C Ⅱ↑当 W C =2.11% Fe 3C Ⅱ达到最大值W Fe3C Ⅱ最大=%6.22%10077.069,677.011.2=⨯--(5)共晶白口铸铁中，Fe 3C 共晶与γ共在共晶温度下的相对量。
第五章__铁碳相图习题参考答案
第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体。
奥氏体：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。
渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的金属化合物。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
2、Fe3CⅠ：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
Fe3CⅡ：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。
Fe3CⅢ：从铁素体中析出的Fe3C称为三次渗碳体。
共析Fe3C：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。
共晶Fe3C：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。
3、钢：含碳量大于0.00218%，小于2.11%的铁碳合金。
白口铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。
二、填空题1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等两个。
2、Fe－Fe3C相图有4个单相区，各相区的相分别是液相（L）、δ相、铁素体（F）、奥氏体（A）。
3、Fe－Fe3C 相图有三条水平线，即HJB、ECF和PSK线，它们代表的反应分别是包晶反应、共晶反应和共析反应。
4、工业纯铁的含碳量为≤0.0218%，室温平衡组织为F+ Fe3CⅢ。
5、共晶白口铁的含碳量为4.3%，室温平衡组织P占40.37%，Fe3C共晶占47.82%，Fe3CⅡ占11.81%。
6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为0.4707。
7、钢的组织特点是高温组织为奥氏体（A），具有良好的塑、韧性，因而适于热加工成形。
8、白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变，室温平衡组织中都有莱氏体，因而适于通过铸造成形。
三、简答题1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为γ-Fe和α- Fe原子排列的紧密程度不同，γ-Fe的致密度为74%，α- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。
《材料科学基础》习题附答案
第二章思考题与例题1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因？2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
3. 何谓理想晶体？何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性？何谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？4. 比较三种典型晶体结构的特征。
（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。
）何谓配位数？何谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同？5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。
何谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有何区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？6. 已知Cu的原子直径为 2.56A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。
7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=26.97，原子半径γ=0.143nm，求Al晶体的密度。
8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm3；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm3。
当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少？9. 何谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如何？10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。
反之，求（31）及（2112）的正交坐标的表示。
（练习），上题中均改为相应晶向指数，求12相互转换后结果。
12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。
13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。
铁碳相图习题
铁碳相图习题
• 一、解释 1铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体 2一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共 析渗碳体、共晶渗碳体 3 钢 白口铸铁
• 二、填空题 1常温平衡状态下，铁碳合金基本相有（）等 （）个。 2Fe-Fe3C相图有（）个单相区，各相区的相 分别是 （ ） 3 Fe-Fe3C相图有（）条水平线，即（ ） 线，它们代表的反应分别是（ ）。 4 工业纯铁的含碳量为（），室温衡组织 为（ ）。
6 一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占 60%,铁素体40%，该钢的含碳量为（）。 7 钢的组织特点是高温组织为（），具有良 好的（ ）性，因而适于 （ ）成形。 8 白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变， 室温平衡组织中都有（ ），因而适于通过 （）成形。
三、解答题
(完整版)铁碳合金相图(习题)
性指标随之提高。降低
9.在铁碳合金相图中，奥氏体在1148C时，溶碳能力可达4.3%。2.11%
10.碳溶解在a-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727C时为
0.0218%。铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727C时，溶碳能力可达2.11%。0.0218%
4.珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。铁素体
5.亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。珠
光体
6.在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减
少。铁素体
7.过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。渗碳体
3.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3%），共析点的含碳量为（0.77%）
4.低温莱氏体是（珠光体 ）和（二次渗碳体，一次渗碳体）组成的机械混合
物。
5.高温莱氏体是（ 奥氏体 ）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。
6.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（细晶粒区），（柱状晶粒区 ）
和心部等轴晶粒区。
13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（）。
A.724CB.725CC.726CD.727C
14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（）。
A.0.67% 聶0.77%C.0.8%D.0.87%
二、填空题
1.珠光体是（铁素体）和（二次渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
2.碳溶解在（a-Fe）中所形成的（固溶体 ）称为铁素体。
铁碳合金相图
一、选择题
1.铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。
铁碳合金相图
一、选择题(50小题,共100.0分)[1] 铁素体是碳溶解在（ A）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe[2] 在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ B ）。
A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％[3] Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃[4] 在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（ B）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[5] 通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（ A）。
A细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区C等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区[6] 在铁－碳合金中，当含碳量超过（B ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％[7] 珠光体是一种（C ）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属[8] 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（ A ）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线[9] 在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（ C ）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[10] 在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（ D ）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[11] 莱氏体是一种（ C ）。
A．固溶体B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属[12] 在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（ C ）。
A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％[13] 过共析钢平衡组织中的二次渗碳体的形状是（ A ）。
A.网状B. 片状C.块状[14] 奥氏体是碳溶解在（ B ）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe[15] 碳的质量分数为0.40%的铁碳合金，室温下的平衡组织为（ B ）。
材料科学基础试题及答案
金属中常见的晶格类型有哪三种；1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排立方晶格金属有铬、钨、钼、钒、及&铁属于（体心立方晶格）金属有铜、铝、银、金、镍、y铁属于（面心立方晶格）金属有铍、镁、锌、钛等属于（密排立方晶格）金属的晶体缺陷：按照缺陷的几何特征，一般分为以下三类：1.空位和间隙原子（点缺陷）2.位错（线缺陷）3.晶界和亚晶界（面缺陷）一般来说，在常温下细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。
工业中常用以下方法细化晶粒1.增加过2.变质处3.附加振动4.降低浇注速度1.铁素体(F)碳溶入&铁中的间隙固溶体称为铁素体，2.奥氏体（A）碳溶入y铁中的间隙固溶体称为奥氏体，3.渗碳体（Fe3C）铁与碳组成的金属化合物称为.渗碳体，第四章铁碳合金相图根据相图中S点碳钢可以分为以下几类1.共析钢（含碳量小于0.0218%）的铁碳合金，其室温组织为铁素体。
2亚共析钢（含碳量等于0.0218%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为珠光体+铁素体。
3过共析钢（含碳量等于0.77%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为+二次渗碳第五章钢的热处理一般加热时的临界点用Ac1、Ac3、Accm来表示；冷却时的临界点用Ar1、Ar3、Arcm来表示。
共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同的温度转变，可发生三种不同的转变：珠光体型转变、贝氏体型转变、马氏体型转变。
珠光体型转变有区别起见，又分为珠光体、索氏体、和托氏体三单晶体的塑性变形的方式有两种：滑移和孪生（孪晶），而滑移是单晶体塑性变形的主要方式。
多晶体的塑性变形的方式有两种：晶内变形和晶间变形。
二、填空题1．珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物共析组织)。
2．莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物(共晶组织)。
3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11%，在727℃时碳的质量分数为0.77%。
4. 根据室温组织的不同，钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。
第三章 铁碳相图(含答案)
第三章铁碳相图一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、从相变的角度来看，钢与铸铁是按________来区分的，钢与工业纯铁是按________来区分的。
答案：有无共晶转变、有无共析转变2、碳溶解在________中形成的间隙固溶体称为奥氏体，常用符号________表示；奥氏体的力学性能是________和________不高，但具有良好的________。
答案：γ-Fe、A、强度、硬度、塑性3、渗碳体是铁和碳的化合物，常用________表示；渗碳体的含碳量为6．69％，具有复杂的晶格，它的________很高，脆性很大，而________和________几乎等于零。
C、硬度、塑性、韧性答案：Fe3C相图，它由三个典型的二元合金相图组合而成，即________、________和4、统观Fe-Fe3________。
答案：匀晶（型）相图、共晶（型）相图、包晶（型）相图5、铁碳合金在固态下的基本相有________、________和________三种。
答案：铁素体（F）、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)6、在钢中，由于铁与碳的相互作用，可以形成四种基本组织，即________、________、________和________。
答案：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）7、Fe-FeC相图中，根据E点（含碳量为________）可将铁碳合金分为________和________3两大部分。
答案：2.11%、（碳）钢、铸铁8、在铁碳合金的基本相中，属于固溶体的有________、________，属于金属间化合物的有________。
答案：奥氏体、铁素体、渗碳体9、含碳量为4.3％的铁碳合金叫________，在1148℃以上为________，缓冷至1148℃时发生________反应，继续冷却到727℃时发生________转变，其室温组织为________。
答案：共晶铸铁、液相、共晶、共析、变态莱氏体10、在钢中，铁与碳的相互作用有两种形式，即________和________。
机械工程材料 第五章作业(铁碳相图)
第五章
作业题（教材84页）
5-1、 5-2 、 5-3、
5-5、
5-6、
5-7、
5-8.
第五章
习题分析
5一1 默画简化后的Fe一Fe3C相图，填写各相区的相和组织组成物。
5一2 解释下列名词：铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体。
答案：铁素体:碳溶解在α -Fe中形成的间隙固溶体. 奥氏体:碳溶解在ｒ-Fe中所形成的间隙固溶体. 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
高温莱氏体:是奥氏体和渗碳组织体组成的机械混合物.
低温莱氏体:它是珠光体和渗碳组织体组成的机械混合物.
＜4.3C%
＝4.3%C
＞4.3%C
5一3 分析一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、
共析渗碳体的异同之处。答案如下：
◆一次渗碳体：Fe3CⅠ是从液相中析出，室温下在组织中以白色 板条状分布在莱氏体的基体上。 ◆二次渗碳体：Fe3CⅡ是从奥氏体中析出，在高温下以白色网状 分布在奥氏体的晶界上。在室温温下以白色网状分布在珠光 体的晶界上。 ◆三次渗碳体：Fe3CⅢ是从铁素体中析出，室温下以白色网状分 布在铁素体的晶界上。 ◆共晶渗碳体：Fe3C晶是从共晶成分（4.3%C）液体中析出， 室温、高温下在组织中为白色基体。 ◆共析渗碳体：Fe3C析是从共析成分（0.77%C）奥氏体中析出， 室温下在组织中为黑色片状。
(3)绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时 用钢丝绳（用WC为0.60%,、0.65%、0.70％的钢等制成）。 答案：因前者要求塑性好易变性，应选用铁丝。 后者要求强度高。应选用0.6-0.7%C的钢丝制作。
(4）在1100℃时，WC = 0.4％的碳钢能进行锻造，而wc＝4.0％的 铸铁不能进行锻造。 答案：因碳钢在1100 ℃时变成单一奥氏体组织，易锻造成型。 而铸铁在1100 ℃时不能变成单一奥氏体组织，它是奥氏 体和渗碳体组成的机械混合物，锻造易开裂，故铸铁不 能进行锻造只能铸造。 (5）在室温下，WC = 0.8％的碳钢比WC = 1.2％的碳钢强度高。 答案：因0.8%C在室温下组织中没有脆性大的二次渗碳体 （Fe3CⅡ）。故强度高
最新第五章_铁碳相图习题资料
第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：奥氏体：渗碳体：珠光体：莱氏体：2、Fe3CⅠ：Fe3CⅡ：Fe3CⅢ：共析Fe3C：共晶Fe3C3、钢：白口铸铁：二、填空题1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有）等个。
2、Fe－Fe3C相图有个单相区，各相区的相分别是。
3、Fe－Fe3C 相图有条水平线，即线，它们代表的反应分别是4、工业纯铁的含碳量为，室温平衡组织为。
5、共晶白口铁的含碳量，室温平衡组织P占，Fe3C共晶占，Fe3CⅡ占%。
6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为。
7、钢的组织特点是高温组织为，具有良好的性，因而适于成形。
8、白口铸铁的特点是液态结晶都有转变，室温平衡组织中都有，因而适于通过成形。
三、简答题1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：2、铁素体（F），奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P），莱氏体（Ld）的结构、组织形态、性能等各有何特点？答：3、Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？答：⑴4、画出 Fe-Fe 3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P 、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。
答：C ： ： E ： G ： H ： J ： N ： P ： S ： ES 线： GS 线： PQ 线： PSK 线：5、简述 Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应，共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。
答：6、亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。
答：7、分析含碳量分别为0.60%、0.77%、1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温F+F e 3C III912℃图2-13 Fe－Fe3C相图A+F e 3C IIA+FP+FP+F e 3C IIPP+Ld+F e 3C II A+Ld+F e 3C IILdLd′Ld′+F e 3C ILd+F e 3C IL+F e 3C IL+AA0.0218％FKP727℃GQ4.3％C A 0.77％ 2.11％ED1227℃1538℃S VIVIVIIIIII组织。
最新版机械工程材料综合练习题参考答案第3章 铁碳合金相图 ppt
第3章铁碳合金相图参考答案一、名词解释1. 答：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，铁素体具有体心立方晶格。
2. 答：γ铁中溶入碳元素形成的固溶体称为奥氏体，奥氏体具有面心立方晶格。
3. 答：是指晶体点阵为正交点阵、化学成分近似于Fe3C的一种间隙式化合物。
4. 答：铁素体和渗碳体两相的混合物，是共析反应的产物。
珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形状为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织。
或珠光体是铁素体(软)和渗碳体(硬)组成的机械混合物。
5. 答：奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称为莱氏体，用符号Ld表示。
是指高碳的铁基合金在凝固过程中发生共晶转变时所形成的奥氏体和碳化物渗碳体所组成的共晶体。
6. 答：含碳量W c小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。
7. 答：含碳量W c在（0.0218～2.11）%之间的铁碳合金称为碳钢。
根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。
8. 答：含碳量W c在2.11%＜W c≤6.69%之间的铁碳合金称为白口铸铁。
根据合金在相图中的位置可分为共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁。
二、判断题（√）：1～5，11～14；（×）：6～9，15。
三、填空题1. A（0.77%℃）→F(0.0218%C)+Fe3C 。
2. 碳在γ-Fe溶解度。
3. 磁性，铁磁性，失去铁磁性。
4. 4.3%<W C<6.69 ， L′d+ Fe3C I。
5. A ； F ； Fe3C ； P ； Ld ； L′d6. F 和 Fe3C 。
7. A 和 Fe3C 。
8. 2.11% ， 0.77% 。
9. 亚， F 和 Fe3C ；共， P ；过共， P 和 Fe3C II 。
10. 0.77% 、共析， F 和 Fe3C ， P 。
11. Ld ， 4.3%12. 2.11%<W C<4.3% ， P+ L′d+ Fe3C II。
铁碳合金相图(习题)
铁碳合金相图一、选择题1、铁素体就就是碳溶解在( )中所形成得间隙固溶体。
A、α-FeB、γ－FeC、δ-ＦeD、β－Fe2、奥氏体就就是碳溶解在( )中所形成得间隙固溶体。
ﻫ A、α-Ｆe B、γ-FｅC、δ-FｅＤ、β－Feﻫ３、渗碳体就就是一种（)。
A、稳定化合物B、不稳定化合物C、介稳定化合物D、易转变化合物４、在Fe－Ｆe3C相图中，钢与铁得分界点得含碳量为( )。
A、2％B、2、06% Ｃ、2、11% D、２、2％ﻫ５、莱氏体就就是一种( )。
A、固溶体B、金属化合物Ｃ、机械混合物 D、单相组织金属6ﻫ、在Fe-Fｅ3Ｃ相图中,ES线也称为( ）。
A、共晶线B、共析线C、A３线D、Aｃm线7ﻫ、在Ｆe-Fe3C相图中,ＧＳ线也称为( )。
A、共晶线B、共析线C、A3线D、Acm线8ﻫ、在Ｆe－Fｅ３C相图中，共析线也称为( )。
A、A1线Ｂ、ECF线 C、Acｍ线Ｄ、ＰSK线ﻫ９、珠光体就就是一种( ）。
Ａ、固溶体Ｂ、金属化合物 C、机械混合物Ｄ、单相组织金属10、在铁－碳合金中,当含碳量超过( )以后,钢得硬度虽然在继续增加,但强度却在明显下降。
A、0、８%B、0、9％C、1、0％D、1、１％１1、通常铸锭可由三个不同外形得晶粒区所组成,其晶粒区从表面到中心得排列顺序为( )。
ﻫ A、细晶粒区－柱状晶粒区-等轴晶粒区 B、细晶粒区-等轴晶粒区－柱状晶粒区C、等轴晶粒区-细晶粒区-柱状晶粒区D、等轴晶粒区－柱状晶粒区-细晶粒区1２、在Fｅ-Fe3C相图中,PSK线也称为( )。
Ａ、共晶线B、共析线Ｃ、A3线 D、Aｃm线１３、Fe-Ｆe３C相图中,共析线得温度为（ )。
ﻫＡ、724℃ B、７2５℃ C、726℃Ｄ、727℃1４、在铁碳合金中,共析钢得含碳量为( )。
A、0、６7% Ｂ、０、７7％ C、０、8％D、0、8７％ﻫ二、填空题ﻫ１、珠光体就就是(铁素体）与( 二次渗碳体）混合在一起形成得机械混合物。
铁碳合金相图小测试卷答案
金属材料与热处理小测一、选择题（每题4分，共20题，满分80分）1、组成合金的最基本的独立物质称为 ( B )。
A、相B、元C、组织2、金属发生结构改变的温度称为 ( A ) 。
A、临界点B、凝定点C、过冷度3、合金发生固溶强化的主要原因是 ( C ) 。
A、晶格类型发生了变化B、晶粒细化C、晶格发生了畸变4、铁素体为( B )晶格，奥氏体为( A )晶格。
A、面心立方B、体心立方C、密排立方5、渗碳体的含碳量为( C )%。
A、0、77B、2、11C、6、696、珠光体的含碳量为( A )%。
A、0、77B、2、11C、6、697、共晶白口铸铁的含碳量为( B )%。
A、2、11B、4、3C、6、698、铁碳合金共晶转变的温度是( B )摄氏度。
A、727B、1148C、12279、含碳量为0.77%的铁碳合金，在室温下的组织为( A )。
A、珠光体B、珠光体+铁素体C、珠光体+二次渗碳体10、铁碳合金相图上PSK线用( A )表示。
A、A1B、A3C、Acm11、铁碳合金相图上的共析线是( C )。
A、ACDB、ECFC、PSK12、将含碳量为1、5%的铁碳合金加热到65摄氏度时，其组织为( C )，加热到1100摄氏度时其组织为( B )。
A、珠光体B、奥氏体C、珠光体+渗碳体13、亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，奥氏体转变为( B )。
A、珠光体+铁素体B、珠光体C、铁素体14、亚共析钢冷却到GS线时，要从奥氏体中析出( A )。
A、铁素体B、渗碳体C、珠光体15、碳的质量分数为0.40%的铁碳合金，室温下的平衡组织为（B ）。
（A ）P （B ）P+F（C ）P+Fe 3C Ⅱ16、要求高硬度和耐磨性的工具，应选用（B ）的钢。
（A ）低碳成分（B ）高碳成分（C ）中碳成分17、合金钢在回火时，由于合金碳化物直接由马氏体中析出，且呈高度弥散状态，使钢的硬度提高，这种现象叫做（ C）。
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铁碳相图补充作业题答案1. 铁碳合金按Fe —Fe 3C 相图成分区域分成七类，分别是什么？2. 分析以上七种成分合金平衡结晶过程与最终组织，并计算：（1） 工业纯铁中三次渗碳体的最大含量。
分析：在工业纯铁中，随C 含量的增加，三次渗碳体的含量也越多，当C%=0.0218% （即P 点成分的工业纯铁中）时，Fe 3C Ⅲ量达到最大值。
W Fe3C Ⅲ=008.069.6008,00218.0--×100%=0.33%（2） 共析钢中，α和Fe 3C 的相对含量。
（Fe 3C Ⅲ量很少，一般忽略不计）W α=%100218.069.677.069.6⨯--=%10069.677.069.6⨯-=88% W Fe3C =1－88%=12%（3）45钢（含C ：0.45%）中，组织组成物和相组成物的相对含量。
分析：45钢组织组成物为：铁素体（先共析）+ 珠光体相组成物为：铁素体（α）+ 渗碳体（Fe 3C ）由于Fe 3C Ⅲ量很少，可以忽略不计，只考虑727℃共析转变完成之后即可。
组织组成物：⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%57%431Wp %57%100%43%1000218.077.00218.045.00218.077.045.077.0或αWp W相组成物： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%7%931W %7%100%93%100C 3Fe 0218.69.60218.045.030218.069.645.069.6或αo C Fe W W注：共析钢中，室温组织为α+ P W C %↑， W P ↑，可近似根据亚共析钢的平衡组织来估算钢的含C 量。
W P =%100%1008.077.0218.077.0028.0⨯==⨯--C C C∴ 钢的含C 量 C=0.8W P （忽略α、P 密度的差别）W P ：珠光体所占的面积百分比。
(4)T10钢（1%C ）中，Fe3C Ⅱ和珠光体的相对量W Fe3C Ⅱ=%10077.069.677.00.1⨯--=4%W P =1—4%=96%注：在过共析钢中，W C ↑， Fe3C Ⅱ↑当 W C =2.11% Fe 3C Ⅱ达到最大值W Fe3C Ⅱ最大=%6.22%10077.069,677.011.2=⨯--(5)共晶白口铸铁中，Fe 3C 共晶与γ共在共晶温度下的相对量。
共析温度下P 与Fe 3C 的相对量。
⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%48%521W %52%100C3Fe 11.269.63.469.6共共γW⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%60%401%40%100377.069.63.469.6C Fe W W ρ分析：从1148℃ → 727℃过程中，γ共 → Fe3C Ⅱ冷至727℃，Fe3C Ⅱ析出完成，剩余γ共 → P ，∴WP ＝40% （W γ共＝52% )（6）3.0%的白口铸铁中，先共晶γ（或A ）与Ld 的相对含量γ初=%60%10011.23.40.33.4=⨯--Ld=1—60%=40%（7）5.0%的白口铸铁中，Fe3C Ⅰ 与Ld 的相对量。
W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.40.5⨯--%=29%W L d =1—29%=71%3. 填写Fe —Fe3C 的组织组成图。
4. Fe —C 合金室温组织中的基本相为F 、Fe 3C 分布形态如何？F ： 游离F ， 等轴晶粒； 共析组织中，F 层片状Fe 3C Ⅰ Fe 3C 共晶 Fe 3C Ⅱ Fe 3C 共析 Fe 3C Ⅲ粗大片状或板片状 基体 网状 层片状 薄片状5. 一块碳钢在平衡冷却条件下，显微组织中含有50%的珠光体和50%的铁素体，问：（1） 此合金中碳的浓度为多少？（2） 若合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织？（3） 若加热到850℃，又将得到什么显微组织？解：（1）设合金的含C 量为x%，则根据杠杆定律：50%（α）= ⇒⨯--%1000218.077.077.0xx=0.385%或50%（p ）=⇒⨯--%10002187.077.00218.0x x=0.385%或x=0.8W ρ=0.8×0.5%=0.4%⎪⎭⎪⎬⎫+）全部γ组织（γ组织α3)2(（根据相图来确定）6. 描述5%C 的铁碳合金平衡冷却至室温的过程，最终得到什么组织？并计算室温组织中一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体的重量分数。
解：（1）冷却过程中，首先凝固出Fe3C Ⅰ L →Fe3C Ⅰ（2）冷至1148℃时剩余液相发生共晶转变 L →（γ+Fe3C ）， Fe3C Ⅰ+Ld（3）继续冷却，Ld 中的γ析出Fe3C Ⅱ γ→Fe 3C Ⅱ Fe3C Ⅰ+Ld+Fe3C Ⅱ（4）至727℃，Ld 中的γ发生共析转变 γ→(α+Fe 3C)P Fe 3C Ⅰ+ L ’d +Fe3C Ⅱ（5）继续冷却，P 中的α析出Fe3C Ⅲ α→Fe 3C Ⅲ Fe 3C Ⅰ+L ’d+ Fe 3C Ⅱ+ Fe 3C Ⅲ 由共晶γ中析出的Fe 3C Ⅱ依附在共晶Fe 3C 基体上难以分辨，Fe 3C Ⅲ的量很少忽略不计，所以最终组织：Fe 3C Ⅰ+ L ’d由杠杆定律：W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.45⨯--%=29%W L d=1－29%=71%⎪⎩⎪⎨⎧=-=⨯--%37%34%71)ld C 3Fe %(34%7177.069.611.234共晶奥氏体为：中的一部分属于共晶共晶渗碳体为：。
⎪⎩⎪⎨⎧=-→=⨯--%63.28%37.8%37C Fe %37.8%37C Fe 377.069.677.011.23珠光体为：）（为：Ⅱ共晶Ⅱγ .C Fe %43.25%2.3%63.28C Fe %2.363.28330218.069.60218.077.0⎪⎩⎪⎨⎧+=-=⨯--p p ）或（共析铁素体为：中的部分）属于（共析渗碳体为：共析α Fe 3C Ⅲ=%076.0%43.2569.60218.0=⨯7. 由图说明Fe —C 合金平衡结晶时，机械性能与含C 量的关系，说明为什么δb 在C%＞1%后下降。
（略，见课件）8. 铁碳相图如图所示，设有1000g 含1%C 的奥氏体从1200℃的缓慢冷却到室温，试求：（1）Fe 3C 开始形成温度。
（2）Fe 3C 完全形成温度。
（3）最后转变的奥氏体成分。
（4）在727℃时两相的重量分数。
（5）在室温时，珠光体和二次渗碳体的重量分数(或组织组成物的相对量)解：(1) ~ 820℃（2）共析温度727℃（忽略Fe 3C Ⅲ的析出）(3) 0.77C% 即共析成分(4) W α=%85%1000218.069.6169.6=⨯--W Fe3C =%15%1000218.069.60218.01=⨯--或W Fe3C =1－85%=15%（5）W ρ=%96%10077.069.6169.6=⨯--W Fe3C Ⅱ=1－96%=4% （忽略Fe3C Ⅱ的析出）9. 一碳钢式样，室温平衡组织为P+ Fe3C Ⅱ，且Fe3C Ⅱ的重量分数约为1%，估算钢的含碳量。
解：根据杠杆定律：W Fe3C Ⅱ=%1%10077.069.677.0=⨯--x∴x=0.8310. 有一含C 2.0%的铁碳合金试样，室温组织中观察到少量莱氏体，试分析其原因。
解：在平衡结晶过程中，W C ＞2.11%时组织中才会有莱氏体，说明此合金在结晶过程中冷速较快，当冷到1148℃时，仍有少量液相未结晶，此时发生共晶转变，生成少量莱氏体。
主要是匀晶转变过程中不平衡凝固造成的。
11. 有一含碳2.2%的铁碳合金，室温组织为珠光体和厚网络状渗碳体没有发现莱氏体，试分析其原因。
解：在平衡凝固过成中，W C ＞2.11%时，组织中应该出现莱氏体，但该合金室温组织没有莱氏体，且出现厚网络状渗碳体，说明是不平衡共晶造成的。
由于合金中的先共晶量γ较多，共晶量（γ+Fe 3C ）量较少。
共晶组织中与先共晶相（γ）相同的γ相依附先共晶γ成核，长大，把Fe 3C 推向最后凝固的晶界处，即发生离异共晶，形成厚网络状的Fe 3C Ⅲ。
12. 同样大小和形状的两块铁碳合金，其中一块是低C 钢，一块是白口铸铁，试问用什么简便方法可将它们迅速区分开来。
解： 低C 钢： 硬度低，塑性好白口铁： 硬度高，脆性大）用榔头砸（用锉刀试挫2)1(硬者为白口铁，软者为低C 钢13. 现有一块碳钢，试用金相法判断属于哪一类钢？如果组织为P+F ，且P 面积约占50%，试确定钢的含碳量。
解：（1）用金相显微镜观察，若组织为铁素体和珠光体，则属于亚共析钢；若组织为珠光体则为共析钢；若组织为珠光体和网状渗碳体，则为过共析钢。
（2）根据 C%=0.8W PC%=0.8×50%=0.4%∴该共析钢的含碳量大约为0.4%P229，习题5：解：根据题意可知此相图为匀晶相图首先画出成分坐标和温度坐标，在相图中找出Bi 和Sb 的熔点A 、B ，注意横坐标为Sb 的含量。
W Bi =50%（即W Sb =50%）的合金在520℃时开始结晶出成分为W Sb =87%的固相，此时液相的成分即为合金的成分，可找出α1和L 1两点。
同理，W Bi =80%（即W Sb =20%）的合金在400℃时开始结晶出成分为W Sb =64%的固相，此时液相成分为合金成分，可找出α2和L 2两点。
将AL 1L 2B 连线，A α1α2B 连线，分别为液相线和固相线。
（2）W Sb =40%的合金开始结晶和终了结晶温度大约分别为480℃和310℃W Sb =40%的合金在400℃时固相成分W Sb =64% ，液相成分W Sb =20%，根据杠杆定律： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%54%461%46%10020642040l W W αP230. 习题6解：如图所示，设x ，y ，z 分别表示m ，n ，e 点的成分，则依据杠杆定律：)(%80%5%100%40%100%33.735025对含量共晶转变后组织物的相⎪⎩⎪⎨⎧==⇒⎪⎩⎪⎨⎧⨯=⨯=----z x x z z x z z又根据杠杆定律： 50%=）两相组成物的相对含量，（共晶转变完成后βα%10055050y ⨯=----y y x y y=95%。