铁碳合金习题(答案)概要

铁碳合金
一、填空题
1.在铁碳合金基本组织中，奥氏体、铁素体和渗碳体属
于单相组织。

珠光体和莱氏体属于两相组织。

2.根据溶质原子在溶剂晶格中的分布情况，固溶体有二种基本类型，
它们是置换固溶体和间隙固溶体。

3.根据溶质在溶剂中的溶解情况，置换固溶体可分为无限固溶体
和有限固溶体两种。

4.铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，渗碳体与铁素体
片状相间的组织又称为片状珠光体，在铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织又称为粒状珠光体。

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5.不同晶体结构的相，机械地混合在一起的组织，叫做固态机械
混合物，铁碳合金中，这样的组织有珠光体和莱氏体。

6.在铁碳合金基本组织中，铁素体和奥氏体属于固溶体；
渗碳体属于化合物；珠光体和莱氏体属于机械混合物。

7.分别填写下列铁碳合金组织的符号：
奥氏体A；铁素体F；渗碳体C；珠光体P。

8.铁和碳形成的金属化合物（Fe3C）称为渗碳体、含碳量为6.69%。

9.铁素体在室温时，对碳的溶解度是0.008%，在727℃时溶解
度是0.0218%。

10.奥氏体对碳的溶解度，在727℃时溶解度是0.77%，在1148℃时溶解度是 2.11%。

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11.含碳量小于 2.11%的铁碳合金称为钢，钢根据室温显微组织
不同，可分为以下三类：
亚共析钢钢，显微组织为铁素体+珠光体，含碳量范围
0.0218～0.77%；
共析钢钢，显微组织为珠光体，含碳量范围0.77%；
过共析钢钢，显微组织为珠光体+渗碳体，含碳量范围0.77～2.11%。

12.碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化，在1148°时溶碳量可达2.11%，在727°时溶碳量可达0.77%。

13.人们常说的碳钢和铸铁即为铁、碳元素形成的合金。

14.20钢在650℃时的组织为铁素体+珠光体；在1000℃时的
组织为奥氏体。

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15.下图所示Fe—Fe3C状态图各区的组织，分别是：○1奥氏体，
○2奥氏体+渗碳体（二次渗碳体），○3铁素体+奥氏体，○4铁素体，○5铁素体+珠光体，○6珠光体，○7珠光体+渗碳体（二次渗碳体）。

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二、判断题（对的打“√”，错的打“×”）
1.机械制造中常用的金属材料以纯金属为主。

（×）
2.组元是指组成合金的相。

组成合金（×）
3.形成间隙固溶体时，溶剂原子往往远大于溶质原子。

（
√）
4.只要两种原子大小相差不多，原子的性质也较近似时，才可以组
成置换固溶体。

（√）
置换固溶体不（只）只可能是无限固溶体。

（×）
5.铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。

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（×）
6.金属化合物的特点是硬而脆，莱氏体性能也是硬而脆，故莱氏体
属于金属化合物。

（×）
7.珠光体含碳量为6.69%。

（×）
8.珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。

（√）
9.共析转变、共晶转变都是在恒定温度下进行的。

（
√）
10.Fe—Fe3C相图中，A3温度是随含碳量增加而上升的。

（×）
11.Fe—Fe3C状态图中的S点是A1，A3，A cm三线的交点。

（√）
12.PSK线是共析转变线。

（√）
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三、单项选择题
1.组成合金的元素，在固态下互相溶解形成均匀单一的固相称为。

A．晶体B．固溶体C．化合物D．共晶体
2.合金中的相结构有
A．固溶体、化合物B．固溶体、机械混合物
C．化合物、机械混合物D．固溶体、化合物、机械混合物3.合金在固体状态的相结构大致可分为。

A．固溶体和化合物B．固溶体和液溶体
C．化合物和合金D．化合物和晶体
4.合金固溶强化的基本原因是
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A．晶格类型发生了改变B．晶粒变细
C．晶格发生畸变D．同素异构
5.珠光体是
A．片状铁素体和渗碳体的机械混合物
B．球状铁素体和渗碳体的机械混合物
C．是片状渗碳体和片状石墨的机械混合物
D．A+C
6.关于Fe3C（渗碳体）描述错误的是。

A．铁与碳形成的稳态化合物称为渗碳体B．渗碳体通常用C 表示
C．Fe3C的含碳量为6.69% D．渗碳体的硬度极低7.碳溶于 －Fe晶格中所形成的间隙固溶体称为。

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A．奥氏体B．渗碳体C．铁素体D．珠光体
8.碳溶于 －Fe的晶格中形成的固溶体称为。

A．铁素体B．奥氏体C．渗碳体D．马氏体
9.奥氏体是。

A．组织B．液相C．化合物D．固溶体
10.奥氏体的最大的溶碳量为
A．0.77% B．＞1.0% C．1.0% D．2.11%
11.渗碳体的含碳量为 6.69%，按其晶体结构来说，它是一
种。

A．间隙式固溶体B．置换式固溶体C．金属化合物D．机械混合物
12.莱氏体的室温组织是由组成的机械混合物。

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A．珠光体+铁素体B．铁素体+奥氏体
C．铁素体+渗碳体D．珠光体+渗碳体
13.F的溶碳能力在。

A．0.77%～2.11% B．0.0008%～0.0218%
C．0.0218%～0.77% D．0～0.0218%
14.F的最大溶碳量为。

A．0.0008% B．0.0218%C．0.77% D．2.11% 15.Fe3C的含碳量为。

A．0.77% B．2.1% C．4.3% D．6.69% 16.渗碳体的性能特点是。

A．硬度低，塑性好B．硬度高，塑性好
C．硬度高，塑性差D．硬度低，塑性差
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17.渗碳体的形态有多种，在室温的共析钢组织中呈。

A．片状B．网状 C.条状D．块状
18.下列说法错误的是。

A．铁和碳处于液态时可以溶解成均匀的液相
B．渗碳体通常用C表示，其特点是硬度低而塑性和韧性高C．铁素体和渗碳体组成的混合物称为珠光体
D．铁碳合金相图是用来研究铁碳合金的成分、温度组织之间的关系
19.由A转变为P是属于。

A．同素异构转变B．共析转变C．共晶转变D．匀晶转变
20.铁碳合金相图上的727℃线称。

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A．共析线B．固溶线C．共晶线D．晶格转变线21.铁碳合金相图上的1148℃线称为。

A．共析线B．固溶线C．共晶线D．晶格转变线22.在铁碳合金相图上，温度为1148℃，含碳量为4.3%的C点称。

A．共析点B．共晶点C．熔点D．晶格转变点23.在铁碳合金相图上，温度为727℃，含碳量为0.77%的S点称。

A．共析点B．共晶点C．熔点D．晶格转变点24.在铁碳合金相图上，奥氏体A和珠光体P的分界点的温度为。

A．1538℃B．1148℃C．912℃D．727℃
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25.铁碳合金组织的组成物中哪些在室温下不能存在？。

A．A B．P C．F D．Fe3C
26.在铁碳合金相图上，钢和铸铁的分界点的含碳量为
A．0.0218% B．0.77% C．2.11%D．4.3%
27.含碳量1.3%的钢，从950℃冷至A
r1～A
rcm
温度，其组织应是
A．奥氏体B．铁素体+奥氏体
C．珠光体+奥氏体D．奥氏体+二次渗碳体
28.含碳量的钢称为亚共析钢。

A．＜0.02% B．＜0.77%C．＞0.77% D．＝0.77% 29.凡含碳量 0.0218%的铁碳合金称为。

A．钢B．铸铁C．工业纯铁D．麻口铁30.含碳量为的铸铁称为共晶白口铸铁。

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A．0.02% B．0.77% C．2.11% D．4.3%
31.亚共析钢的室温平衡组织是由组成的。

A．铁素体和渗碳体B．低温莱氏体
C．铁素体和珠光体D．珠光体和呈网状的二次渗碳体32.共析钢的室温平衡组织是。

A．F B．A C．P D．F+P
33.过共析钢的室温平衡组织是。

A．F B．P C．F+P D．P+Fe3C
34.在下列铁碳合金中含碳量由小到大顺序排列正确的是哪一组？A．纯铁→共析钢→铸铁B．铸铁→共析钢→纯铁
C．共析钢→纯铁→铸铁D．共析钢→纯铁→铸铁
35.在铁碳合金相图上，A3是临界点
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A．P←→A B．F←→A C．P+Fe3C←→A D．F+A←→A 36.在下列铁碳合金中含碳量由大到小顺序排列正确的是哪一组？A．铸铁→共析钢→纯铁B．纯铁→共析钢→铸铁
C．共析钢→纯铁→铸铁D．纯铁→铸铁→共析钢
37.随着含碳量的增加，碳钢的强度
A．降低B．提高C．先提高后降低D．先降低后提高38.钢铁材料中，含碳量最低的材料是，综合机械性能好，成
分为珠光体的材料为，含碳量最高的材料是。

A．工业纯铁/共析钢/铸铁B．铸铁/钢/工业纯铁
C．亚共析钢/共析钢/过共析钢D．铁素体/珠光体/渗碳体39.生产中使用的钢的含碳量不超过1.35%的原因是。

A．硬度太高 B.强度太高C．塑性太低（差）D．刚度太高
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四、多项选择题
1.铁素体为B晶格，奥氏体为A晶格，渗碳体为D晶
格。

A．面心立方B．体心立方C．密排六方D．复杂的八面体
2.含碳量1.3%的铁碳合金，在950℃时的组织为 B ，在650℃时的组织为D。

A．珠光体B．奥氏体C．铁素体+珠光体D．珠光体+渗碳体
3.铁碳合金相图上的ES线，其代号用D表示，GS线，其代号
用C表示，PSK线，其代号用A表示。

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A．A1B．A2C．A3D．A ccm
4.铁碳合金相图上的共析线是C，共晶线是A。

A．ECF线B．ACD线C．PSK线D．AECF线
5.从奥氏体中析出的渗碳体为B，从液体中结晶出的渗碳体为A。

A．一次渗碳体B．二次渗碳体C．三次渗碳体D．共晶渗碳体
五、问答题
1.为什么固溶强化可以提高金属材料的机械性能？
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答：由于固溶体的晶格发生畸变，塑性变形抗力增加，因而使固溶体强度、硬度提高，塑性、韧性下降。

2. 试述含碳量对碳钢组织和性能有何影响？
随着含碳量不断增加，合金组织中F 软相的量逐渐减少，铁碳合金的塑性不断下降。

含碳量超过2.11%后，出现以Fe 3C 为基体的
组织，塑性很差。

冲击韧性基本与塑性的变化一致。

Fe 3C 本身硬而脆，随含碳量不断增加，合金组织中Fe 3C 量逐渐
增加，因此铁碳合金的硬度上升。

铁碳合金的强度与Fe 3C 的数量及其形态有关，还与珠光体有
关。

在铁碳合金组织中以珠光体强度最高。

当含碳量小于0.90%时，随着含碳量的增加，珠光体的量不断增加，因此强度上升。

当含碳量大于0.9%以后，渗碳体以网状分布于晶界处或以粗大片状存在于基体中，使钢的脆性大增，同时珠光体的量不断减少，故而强度也明显下降。

3.比较20钢与40钢，在平衡条件下的硬度、强度、韧性及塑性。

答：由于40钢含碳量高于20钢，故含有珠光体量较多，所以硬度与强度要高于20钢，而塑性与韧性要低于20钢。

4.根据铁碳合金简化相图，说明下列现象的原因：1%含碳量的铁碳
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合金比0.5%含碳量的铁碳合金的硬度高。

答：根据铁碳合金简化相图，1%含碳量的铁碳合金所含的Fe3C比0.5%含碳量的铁碳合金所含的Fe3C要多得多，而Fe3C硬度很高，所以1%含碳量的铁碳合金比0.5%含碳量的铁碳合金的硬度高。

5.工业用铁碳合金是怎样进行分类的？试根据Fe—Fe3C状态图来
说明。

答：工业用铁碳合金含碳量分，可分为三类：
（1）工业纯铁，含碳量小于0.0218%的铁碳合金。

（2）钢，含碳量在0.0218～2.11%范围内的铁碳合金。

其中含碳量在0.0218～0.77%为亚共析钢；
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含碳量为0.77%为共析钢；
含碳量在0.77～2.11%为过共析钢
（3）白口铁，含碳量在2.11～6.69%范围内的铁碳合金。

其中含碳量在2.11～4.3%为亚共晶白口铁；
含碳量为4.3%为共晶白口铁；
含碳量在4.3～6.69%为过共共晶白口铁。

六、画图题
1．在下列铁碳合金简化相图中填上相应的温度、相组织符号
38
P
39
40
2． 画出工业纯铁、亚共析钢、共析钢和过共析钢的显微组织示意图，并标出相名称
工业纯铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢
3． 画出碳钢性能与含碳量之间的关系曲线
七、完成下列表格中的内容
1．相图中的特性点
符温度含碳含义
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号0C 量%
A
C
D
E
F
G
K
P
S
Q 室温0.008 室温时，碳在α—Fe
中的溶解度
42
2．相图中的特性线
符
说明
号
液相线：冷却过程中液态合金开始结
晶的线
固相线：冷却过程中液态合金结晶终
了的线
共晶线：含碳量>2.11%的液态合金冷
至11480C时，剩余的合金发
生共晶反应，从液态中同时
结晶出奥氏体和渗碳体的机
械混合物（高温莱氏体）
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共析线（A1）：含碳量>0.0218%的铁
碳合金冷至7270C时，
组织中的奥氏体发生共
析反应，同时析出铁素
体和渗碳体的机械混合
物（珠光体）
碳在奥氏体中的溶解度曲线。

（A cm）1．最大溶解度在11480C时为2.11%；2．最小溶解度在7270C时为0.77%。

3．当温度11480C冷至7270C过程中，奥氏体中的碳将以渗碳体的形式
析出
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碳在铁素体中的溶解度曲线。

1．最大溶解度在7270C时为0.0218%；
2．室温下只能溶解0.008%。

3．当温度7270C冷至室温过程中，铁
素体中的碳将以渗碳体的形式析出
冷却时A→F转变开始温度线（A3）
冷却时A→F转变终了温度线
3．铁碳合金的分类
名称含碳量% 组织
工业纯铁
45
亚共析钢钢共析钢
过共析钢
亚共晶白口铸铁2.11~4.3 Ld’+P+
Fe3C
白口铸铁共晶白口
铸铁
4.3 Ld’
过共晶白
口铸铁
4.3~6.69 Ld’ + Fe3C
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4．指出在下列条件下钢的组织：
含碳量（%）温度（℃）组织
0.15 150
0.45 750
0.75 900
1.2 800
1.4 500
47。