第四章 相图

第四章
1.在Al-Mg合金中,X Mg为0.15,计算该合金中镁的W Mg为多少。

2.根据图4-117所示二元共晶相图,试完成:
(1)分析合金Ⅰ,Ⅱ的结晶过程,并画出冷却曲线.
(2)说明室温下合金Ⅰ,Ⅱ的相和组织是什么?并计算出相和组织组成物的相对量.
(3)如果希望得到共晶组织加上相对量为5%的β初的合金,求该合金的成分.
(4)合金Ⅰ,Ⅱ在快冷不平衡状态下结晶,组织有何不同.
3.分析图4-118所示Ti-W合金相图中,合金Ⅰ(ww=0.40)和(ww=0.93)在平衡冷却和快冷时组织的变化.
4.含W Cu为0.0565的Al-Cu合金(见图4-119)圆棒,置于水平钢模中加热熔化,然后采用一端顺序结晶方式冷却,试求合金圆棒内组织组成物的分布,各组成物所占圆棒的百分数及沿圆棒长度上Cu浓度的分布曲线(假设液相内熔质完全混合,固相内无扩散,界面平直移动,液相线与固相线呈垂直)。

5.参看图4-45所示的Cu-Zn相图,指出图中有多少三相平衡,写出它们的反应式.并分析含wZn为0.4的铜锌合金平衡结晶过程中的冷却曲线,主要转变反映式及室温相组成物与组织组成物.
6.根据下列数据绘制Au-V二元相图.已知金和钒的熔点分别为1064℃和1920℃.金与钒可形成中间相β(AuV3),钒在金中的固熔体为α,其室温下的熔解度为wV=0.19,金在钒中的固熔体为γ, 其室温下的熔解度为wAu=0.25.合金系中的两个包晶转变,即
(1) β(wV=0.4)+L(wV=0.25)== α(wV=0.27)
(2) γ(wV=0.52)+ L(wV=0.345)== β(wV=0.45)
7.计算含wC为0.04的铁碳合金按压稳态冷却到室温后组织中的珠光体`、二次渗碳体和莱氏体的相对量,并计算组成物珠光体中渗碳体和铁素体及莱氏体中二次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体的相对量.
8.根据显微组织分析,一灰口铁内含有12%的石墨和88%的铁素体.试求其wC.
9.汽车挡泥板应选用高碳钢还是低碳钢制造?
10.当800℃时, 试求:
(1)含wC =0.002的钢内存在哪些相.
(2)写出这些相的成分.
(3)各相所占的相对量是多少.
11.根据Fe-Fe3C相图,试完成:
(1)比较wC =0.004的合金在铸态和平横状态下结晶过程和室温组织有何不同.
(2)比较wC =0.019合金在慢冷和铸态下结晶过程和室温组织的不同.
(3)说明不同成分区铁碳合金的工艺性(铸造性、冷热变形性).
12.图4-120为Pb-Sn-Zn三元合金相图液相面投影图.
(1)在图上标出合金X(wPb =0.75,wSn=0.15,wZn=0.10)的位置,合金Y(wPb =0.50, wSn=0.30, wZn=0.20)的位置及合金Z(wPb =0.10, wSn=0.10, wZn=0.80)的位置.
(2)若将2Kg X,4Kg Y及6Kg Z混熔成合金W,指出W的成分点位置.
(3)若有3Kg合金X,问需要配多少何种成分的合金才能混合成6Kg的合金Y?
13.有合金R由α, β, γ三相组成,合金R及三相中的组元A的含量依次为AR,Aα,Aβ,Aγ,组元B的含量依次为BR,Bα,Bβ,Bγ,组元C的含量依次为CR,Cα,Cβ,Cγ.试利用代数方法求合金R中的三相的质量分数.
14.试分析图4-96中所示①,②,③,④和⑤区内合金的结晶过程,冷却曲线及组织组成物.
15.试分析图4-102所示中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ区内合金的结晶过程,冷却曲线及组织组成物.
16.请在图4-113所示中指出合金X(wCu=0.15,wMg=0.05)及合金Y(wCu= wMg =0.20)的成分点、初生相及开始凝固温度;并根据液相单变量线的走向判断所有四相平衡转变的类型.
17.wCr=0.18,wC=0.01的不锈钢,其成分点在1150℃截面图(见图4-112)中p点处,合金在1150℃时各平衡相质量分数应如何计算?
18.利用图4-111分析2Cr13不锈钢(wCr=0.13,wC=0.0002),4Cr13不锈钢(wCr=0.13,wC=0.0004)和Cr12型模具钢(wCr=0.13,wC=0.02)的凝固过程及组织组成物;并说明它们的组织特点.
19根据图4-121分析陶瓷(wSiO2=0.57,wCaO=0.38,wAl2O3=0.05)的凝固顺序及试问室温下各相的质量分数.
20.指出下列各题错误之错,并更正.
(1)固熔体晶粒内存在枝晶偏析,主轴与枝间成分不同,所以整个晶粒不是一个相。

(2)尽管固熔体合金的结晶速度很快,但是在凝固的某一个瞬间,A,B组元在液相和固相内的化学位都是相等的。

(3)固熔体合金无论平衡和非平衡结晶过程中,液-固界面上液相成分沿着液相平均成分线变化;固相成分沿着固相成分线变化。

(4)在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量.而共晶线属于三相区,所以杠杆定律不仅适用于两相区,也适用于三相区。

(5)固熔体合金棒顺序结晶过程中,液-固界面推进速度越快,则棒中宏观偏析越严重。

(6)将固熔体合金棒反复多次"熔化-凝固"并采用定向快速凝固的方法,可以有效的提纯金属。

(7)从产生成分过冷的条件G/R<mc0(1-ko)/Dk0可见,合金中溶质浓度越高,成分过冷区域小,越易形成胞状组织。

(8)厚薄不均匀的Ni-Cu合金铸件,结晶后薄处易形成树状组织,而厚处易形成胞状组织。

(9)不平衡结晶条件下,靠近共晶线端点内侧的合金比外侧的合金易于形成离异共晶组织。

(10)具有包晶转变的合金,室温的相组成物为α+β,其中β相均是包晶转变产物。

(11)用循环水冷却金属模,有利于获得柱状晶区,以提高铸件的致密性。

(12)铁素体与奥氏体的根本区别在于熔碳量不同,前者少而后者多。

(13)727℃是铁素体与奥氏体的同素异构转变温度。

(14)在Fe-Fe3C系合金中,只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳体存在。

(15)凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变,而没有共晶转变;相反,对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。

(16)无论何种成分碳钢,随着含碳质量分数的增加,组织中铁素体相对量减少,而珠光体相对量增加。

(17)含Wc=0.043的共晶白口铸铁的显微组织中,白色的基体为Fe3C,其中包括FeC1,FeCⅡ,FeCⅢ,Fe3C共析,Fe3C共晶。

(18)图4-55所示为含Wc=0.0077C的珠光体组织,图中显示渗碳体片密集程度不同,凡是片层密集处则Wc偏多,而疏稀处则Wc偏少。

(19)试说明三元相图垂直截面的两相区内杠杆定律不适用的原因。

(20)只有单析熔解度曲面或双析熔解度曲面投影内的三元合金,才有一个次生相或两个次生相析出。

(21)在三元相图中,液相面投影图十分重要,根据它就可以判断该合金系凝固过程中所有相平衡的关系。