大学材基-杠杆定理计算铁碳合金
西安工业大学材料科学基础考试资料.doc
铁碳合金相图从某种意义上讲，铁碳合金相图是研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
铁碳合金相图铁碳合金铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C （渗碳体L铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。
不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体,Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。
由于a-Fe和y・Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不同。
铁碳合金相图铁素休铁素体是碳在a-Fe中的间隙固溶体，用符号”F“（或cp表示，体心立方晶格;虽然BCC的间隙总体积较大，但单个间隙体积较小,所以它的溶碳量很小，最多只有0.0218%（727°CB^）崖温时几乎为0,因此铁素体的性能与纯铁相似，硬度低而塑性高,并有铁磁性.5=30%-50%,AKU=128-160J crb二180~280MPa,50~80HBS.铁素体的显微组织与纯铁相同，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的多边形等轴晶粒，在亚共析钢中铁素体呈白色块状分布,但当含碳量接近共析成分时，铁素体因量少而呈断续的网状分布在珠光体的周围.2,奥氏体奥氏体是碳在y-Fe中的间隙固溶体，用符号“A”（或丫）表示，面心立方晶格;虽然FCC的间隙总体积较小，但单个间隙体积较大，所以它的溶碳量较大，最多有2.11%(1148O CB^),727°C时为0.77%. 在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，稳定存在的温度范围为727T3949,故奥氏体的硬度低，塑性较高，通常在对钢铁材料进行热变形加工,如锻造，热轧等时，都应将其加热成奥氏体状态，所谓“趁热打铁“正是这个意思.ob二400MPa,170~220HBSQ二40%~50%.另外奥氏体还有一个重要的性能，就是它具有顺磁性，可用于要求不受磁场的零件或部件. 奥氏体的组织与铁素体相似，但晶界较为平直，且常有李晶存在.3,渗碳体渗瑾佐是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物,用化学分子式Te3C"表示.它的碳质量分数Wc=6.69%,熔点为1227°C,质硬而脆,耐腐蚀•用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈白色，如果用4%苦味酸溶液浸蚀，渗碳体呈暗黑色.渗碳体是钢中的强化相，根据生成条件不同渗碳体有条状，网状，片状，粒状等形态，它们的大小, 数量,分布对铁碳合金性能有很大影响.在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体，奥氏体和渗碳体.但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相,就是铁素体和渗碳体.由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中.这一点是十分重要的.铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C,Fe2C,FeC等，有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C 部分，通常称其为Fe・Fe3C相图，此时相图的组元为Fe和Fe3C.由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下,因此成分轴从0~6.69%.所谓的铁碳合金相图实际上就是Fe—Fe3C相图.铁碳合金相图相图分析Fe—Fe3C相图看起来比较复杂，但它仍然是由一些基本相图组成的，我们可以将Fe—Fe3C 相图分成上下两个部分来分析.包晶转变在1495°C发生L B+S H-YJ,转变产物是奥氏体。
杠杆定律在铁碳合金相图中的应用
铁 和碳 可 以形 成 一系 列 的化 合 物 ， 铁碳合 金相 同是 研究 铁碳
合 金 的基础 。 当铁 碳合 金 的含碳 量超 过 ６６％时 ，脆性 极大 ，没 ． ９ 有 实用 价值 ，因此本 文讨 论 的铁碳合 金相 图 ， 际是简 化后 的铁 实 碳 合金 相 图 ，相 图 的两个 组元 是 Ｆ 和 Ｆ３ 。如 图 １ 示 ，铁碳 ｅ ｅＣ 所 合 金相 图 中各点 的温 度 、含碳 量及 含义 见表 １ 。
Ｉｏ —Ｃａｂｏ ｌ ｙ ｏ ｆｅ ｅ ｔｅｅ ｎ ａ ｉ ｅｅ ｔａ ｌｙ ｐ ａ ｅ ａ ｔｕ ｔｒ ｈ ｓ ｉ ｉ ｖｅｉ ｌｕ ｎ ｅｏ ｒ ｐｅｔｅ ｎｄ ａ ｐｌ ａｉｎｓｏ ｒｎ ｒ ｎ Ａｌｏ ｆｄｉ ｒ ｎ ｌｍｅ ｔｈ ｓｄｆ ｒ ｎ ｌｏ ｈ ｓ ｎｄ ｓｒ ｃｕ ｅｐ ａ ｅ；ｔｗ ｌ ｈａ ｎｆ ｅ ｃ ｎ ｐ ｏ ｒｉｓａ ｐ ｉ ｔ ｌ ｃ ｏ ｆ Ｉｏ ｒ ｎ—Ｃａｂｏ ｌｙ． ｈ ｖｅ ｕ ｅ ｈ ｏ ｔ ｎｓｏ ｉｄｓｏｆ ｌｏ ｓｉ ｌｏ ａ ｅｃ ｎ ｂ ｅｅｍ ｉ ｅ ， ｎ ｈ ｎｔ ｅｐｒ ｐ ｒｙｏｆ ａｅ ｉｌ ｈｃ ｒ ｎ Ａｌ ｏ Ｂｙ ｔｅｌ ｒｒ ｌ，ｔｅｃ ｎ ｅ ｔ ｆｋｎ ａ ｌｙ ｎａ ｌｙｐｈ ｓ ａ ｅｄ ｔｒ ｎ ｄ ａ ｄｔ ｅ ｏ ｅｔ ｍ ｔｒａｓｗ ｉｈ ｅ ｈ
三 、杠杆 定律 概 述 杠 杆定 律是确 定 两相 区 内两 个组 成相 （ 衡相 ） 平 以及相 的成 分 和相 的相对 量 的重 要法则 。 要确 定成 分为 Ｃ含量 Ｗ 的 若 ＝％ 铁 碳合 金在 ｔ 度下 是 由哪两个 相 组成 以及 各相 的成分 时 ，可通 温
要想 求 室温 时 合 金 中各 相组 分 和各 组 织 组分 的相对 量 ，首
机械工程材料第三章铁碳合金
机械工程材料课程第三章铁碳合金发布日期：[ ] 浏览人次：[]机械工程材料课程第三章铁碳合金发布日期：[ ] 浏览人次：[]第四章铁碳合金钢铁材料具有一系列优良的机械性能和工艺性能，因此在工业上得到了广泛的应用。
钢铁材料的性能是由它的化学成分和内部组织结构所决定的。
而组成钢铁材料的两个最基本的组元是铁和碳，所以研究铁碳合金有非常重要的意义。
通过铁碳合金相图的学习，来认识铁和碳的相互作用，从而了解铁碳合金成分、组织与性能三者之间的关系，以便正确地应用铁碳合金相图的知识，合理的选用钢铁材料和制定各种热加工工艺。
第一节铁碳合金的相组成一、工业纯铁一般来讲铁从来不会是纯的，其中总会有杂质。
工业纯铁中常含有～的杂质。
这些杂质由碳、硅、锰、硫、磷、氮、氧等十几种元素所构成，其中碳约占～左右。
工业纯铁的显微组织是由许多不规则的多边形小晶粒所组成。
纯铁具有“同素异构”转变，即在固态下加热或冷却时，其内部结构发生变化，从一种晶格转变为另一种晶格的变化。
如图所示。
纯铁在室温下的晶体结构是体心立方晶格，称之为α，它的晶格常数。
α具有良好的塑性，同时具有良好的导磁性能。
当温度升到℃(居里点)稍上时，其晶体结构没有变化，仍是体心立方晶格，但铁已失去了磁性，这种铁称之为β；由于α→β时，晶格未发生变化，故β铁不属于同素异构转变,而称为磁性转变。
当温度升高到℃时，纯铁内部的晶体结构发生了变化，由体心立方晶格转变为面心立方晶格，称之为γ，，其晶格常数，它存在于～℃之间。
由于γ和α的晶体结构不同，性能也不同。
γ的塑性比α还要好，γ无磁性；γ的溶碳能力也大。
当温度继续升到℃稍上时，铁的晶格又由面心立方转变为体心立方，其晶格常数，无磁性，它存在于～℃之间，这种铁称之为δ。
当温度超过℃时，纯铁熔化成铁水。
由上可知，纯铁随温度的变化；发生了两次同素异构转变。
纯铁的同素异构转变也遵循结晶的一般规律，即在旧相的晶界上形核，然后逐渐长大，直至转变完成。
组织组成及相组成的计算
从铁碳相图看，Wc=1.20%的铁碳合金是过共析钢，其组织组成物是珠光体+二次渗碳体，即P+Fe3Cii，相组成物是铁素体+渗碳体，即F+Fe3C。
一、组织组成物计算：按照杠杆定律，列式子如下WP=（6.69-1.2）/(6.69-0.77)=5.49/5.92=0.92736486≈0.927=92.7%WFe3Cii=1-WP=0.073=7.3%即含碳量为1.2%的铁碳合金，其组织组成物是由92.7%的珠光体+7.3%的二次渗碳体组成。
二、相组成物计算：按照杠杆定律，列式子如下WF=(6.69-1.2)/(6.69-0.0218)=5.49/6.6682=0.8233106385531327≈0.823=82.3% WFe3C=1-WF=0.177=17.7%即含碳量为1.2%的铁碳合金，其相组成物是由是82.3%的铁素体+17.7%的渗碳体两相组成。
1）含碳量0.4%的铁碳合金常温下组织组成物与相组成物分别是什么？含碳量0.4%的铁碳合金是亚共析钢，你不是有铁碳相图吗？从铁碳相图可以看出，常温下组织组成物是P+F，即铁素体+珠光体，相组成物是a-Fe+Fe3C，即铁素体+渗碳体。
2）各组织组成物的质量含量是多少？组织杠杆总长用共析线根据杠杆定律可知：WF=（0.77-0.4）/(0.77-0.0218)=0.37/0.7482≈0.495=49.5%WP=1-WF=1-0.495=50.5%即两组织为：铁素体占49.5%，珠光体占50.5%。
3）各相组成物的质量含量是多少？相杠杆总长用底线根据杠杆定律可知WF=（6.69-0.4）/(6.69-0.0218)=6.29/6.6682≈0.943=94.3%WFe3C=1-WF=1-0.943=0.057=5.7%即两相为：铁素体相（a-Fe）占94.3%，渗碳体相占5.7%。
实验一 铁碳合金平衡组织分析
实验一铁碳合金平衡组织分析一、实验目的：1. 熟悉碳钢和白口铁平衡组织的特征及识别的方法；2. 牢固建立铁碳合金中成分、组织和性能之间的变化规律；3. 应用杠杆定律估算碳钢中的含量。
二、实验内容：观察分析表1—1所列碳钢和白口铁的组织。
然后画下组织示意图表1—1根据铁碳合金状态图，铁碳合金随着含碳量及加热温度的变化，可出现十几种不同的固态组织，其中，奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体是最常遇到的基本组织，它们对确定碳钢和白口铁平衡状态（退火）和近平衡状态（正火）的组织和性能具有实际意义。
1. 铁碳合金的基本组织及特征(1)奥氏体（A）：碳溶解γ—Fe中的间隙固溶体。
它的最大溶碳量为2.11%，碳钢中的奥氏体仅能在高温下（大于723℃）存在，在高温金相显微下可观察到。
而在某些合金钢，也称奥氏体钢中（如高锰钢，18—8不锈钢），由于含有大量扩大γ相区的元素，才能在室温下观察到。
此外碳钢和合金钢在淬火后有时还保留部分奥氏体至室温。
碳钢中的高温奥氏体组织，在光学显微镜下呈多边形晶粒，基晶粒内部往往出现平行的孪晶带，这是由于加热和冷却过程中所产生的热应力使奥氏体发生塑性变形所致。
奥氏体的硬度较低，约为HB170—220，塑性好，所以钢在压力加工时，都要加热到形成奥氏体温度。
（2）铁素体（F）：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶体。
它的溶碳量随着温度的改变而变化，其最大的溶碳量在723℃为0.02%。
经3~5%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色的多边形晶粒，黑色网是晶粒边界。
重浸蚀后晶粒呈现明暗不同的颜色，这是由于各晶粒的位向不同，显示出各晶粒具有不同的耐腐蚀性。
亚共析钢中，随着含碳量的增加，珠光体量增加而铁素体量减少，当铁素体量多时，它呈块状分布，而当钢的含碳量接近共析成分时，F在P的边界上呈网状分布。
铁素体硬度低，一般为HB80—120，强度也较低。
但塑性和韧性都好，所以低碳钢是适合作为冷冲压材料。
（3）渗碳体（Fe3C）：是铁和碳的一种化合物，含碳量为6.67%，在铁碳合金中，当碳含量超过其溶解度时，多余的碳就以Fe3C出现。
铁碳合金平衡组织实验报告
铁碳合金平衡组织实验报告一、实验目的1、识别和研究铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。
2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，理解成分、组织与性能之间的相互关系。
二、实验原理碳钢合金的显微组织是研究钢铁材料性能的基础。
碳钢合金平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态）所得到的组织，其相变过程均按相图进行，因此可以根据该相图来分析碳钢合金的平衡组织。
如图1所示，含碳量小于2.11％的合金为碳钢，含碳量大于2.11％的合金为白口铸铁。
所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均有铁素体（Fe）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。
只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量及分布形态有所不同，因而呈不同的组织形态。
图1简化后的Fe-Fe3C状态图三、实验原理分析1、碳钢和白口的基本组织（1）铁素体(F) 是碳在铁中的固溶体。
铁素体为体心立方格。
具有磁性及良好的塑性，硬度较低。
用3％～4％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮色的多边形晶粒。
（2）渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的一种化合物，含碳量为6.69％。
用3％～4％硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体呈黑色而铁素体仍为白色。
式中：P和F分别为珠光体和铁素体所占面积的％。
四、实验报告要求（1）实验目的。
（2）在直径为50mm的圆内画出所观察样品的显微组织示意图（用箭头和代表符号表明各组织组成物，并注明样品成分、腐蚀剂，放大倍数）。
（3）根据所观察的组织，说明含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响规律。
（4）根据杠杆定律计算未知样品的碳含量。
材料科学基础-第四章_铁碳合金与铁碳相图
⑥
1 2
3
4
过共晶白口铸铁结晶过程示意图
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
Ld′ Fe3CⅡ P
亚共晶白口铸铁（wC= 2.11% ~ 4.3%）的室温组织 P＋ Fe3CII ＋Ld
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
例1 分别计算含量碳为0.3%和1.0%的铁碳合金在室温下的相 组成物的相对量和组织组成物的相对量。假设铁素体和渗碳体 的密度相同，铁素体中的含碳量为零。
共析渗碳体
在727C通过共析反应生成的渗碳体，呈层片状。
三次渗碳体（Fe3CⅢ）
在727C以下从铁素体中析出的渗碳体，呈细小片条状。
特别说明：
5种Fe3C除对铁碳合金性能有不同影响外，本质上并无不同，都 是同一种相，只是显微组织形貌特征不同而已。
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.3铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.2 铁碳合金相图分析
L+ (0.09) 1495C
1538C
(0.53)
(0.17)
L
1394C +
L+
1148C
(2.11)
(4.3)
912C
+Fe3C
+
(0.0218) (0.77)
727C
1227C
L+Fe3C
+Fe3C
Fe3C
Fe-Fe3C相图
第四章 铁碳合金与铁碳相图－§4.1 铁碳合金的基本相 第一节 铁碳合金的基本相 一、铁素体（Ferrite）
定义：碳溶解在体心立方晶格的 -Fe中形成的间隙固溶体。
实验一铁碳合金平衡组织观察实验报告
工程材料实验报告成绩实验一铁碳合金平衡组织观察班级＿＿学号＿＿姓名
一、明确本次实验目的
二、根据要求画出所观察显微组织示意图，并注明材料的名称、含碳量、组织、腐蚀剂、放大倍数，示意图应画在直径为30mm的圆内，并将组织组成物用箭头引出注明。
材料名称含碳量材料名称含碳量
组织放大倍数组织放大倍数
腐蚀剂腐蚀剂
材料名称含碳量材料名称含碳量
组织放大倍数组织放大倍数
腐蚀剂腐蚀剂
材料名称含碳量材料名称含碳量
组织放大倍数组织放大倍数
腐蚀剂腐蚀剂
三、根据所观察组织，利用杠杆定律近似地确定和估算一种亚共析钢的大约含碳量。
四、根据所观察组织，说明成分（含碳量）对铁碳合金组织和性能影响的大致规律。
KEY3-13 铁碳合金相图与杠杆定律
过共晶白口铸铁室温下的相
同样过共晶白口铸铁室温下的相有两个，铁素体和渗碳体，杠杆 如下，支点为3.0，两个端点分别为0和6.69。经过计算得到铁素 体占25.3%；渗碳体占74.7%
F 0% 3.0%
Fe3C 6.69%
F% 6.69 5 100% 25.3% 6.69
则得到如下杠杆，计算得出室温下的组织组成物所占的百分比, 铁素体为49.5%，珠光体为50.5%
F% 0.77 0.4 100% 0.37 100% 49.5%
0.77 0.0218
0.7482
F
P% =1-49.5%= 50.5%
0.0218% 0.4%
P 0.77%
而亚共析钢在室温下的相仍然为铁素体和渗碳体，同样利用 杠杆定律来求
首先找出杠杆的支点即所求合金的
F
成分点，共析钢为0.77，两个端点， 0%
0.77%
Fe3C 6.69%
所求相的成分点,铁素体室温下含碳
量近似为0，渗碳体室温下的含碳量
为6.69
F% 6.69 0.77 100% 88.5%
利用杠杆定律分别计 算得到室温下相的各
6.69
自所占百分比铁素体
含量为88.5%，渗碳体
珠光体 13.5% 二次渗碳体 45.9% 低温莱氏体 40.6%
亚共晶白口铸铁室温下的相
同样亚共晶白口铸铁室温下的相有两个，铁素体和渗碳体，杠杆 如下，支点为3.0，两个端点分别为0和6.69。计算得到铁素体占 55.2%，渗碳体为44.8%
F 0% 3.0%
Fe3C 6.69%
F% 6.69 3 100% 55.2%
体室温下的含碳量为0.77%
工程材料Fe_C杆杆原理的计算
工程材料Fe_C杆杆原理的计算杠杆规则广泛应用在相平衡中，可以简述为“一相的量乘以本侧线段长度，等于另一相的量乘以另一侧线段的长”。
由于形式上与力学中杠杆定理十分相似，故称为杠杆原理。
杠杆原理是确定两相区内两个组成相（平衡相）以及相的成分和相的相对量的重要法则。
若要确定成分为C含量Wc=x%的铁碳合金在t温度下是由哪两个相组成以及各相的成分时，可通过该合金线上相当于t温度画一水平线，水平线所接触的两个相区中的相就是该合金在t温度时共存的两个相，交点的横坐标就是在该温度下平衡的两个相的成分，两相的相对量和水平线被Wc=x%合金线分成的两线段的长度成反比。
杠杆原理在铁碳相图的应用
杠杆原理在铁碳相图的应用引言杠杆原理是力学中的一个重要概念，而在材料学中，它也有广泛的应用。
铁碳相图是描述铁和碳的相变关系的图表，通过理解和运用杠杆原理，可以更好地解释和预测铁碳相图的变化规律，从而为材料设计和加工提供指导。
杠杆原理简介杠杆原理是指在一个平衡系统中，如果一个物体在杠杆上受到两个力的作用，且两个力的乘积相等，那么这个物体在杠杆上的平衡点将会保持不变。
杠杆原理可以用公式表示为：$F_1 \\cdot d_1 = F_2 \\cdot d_2$，其中F1和F2分别为作用在杠杆两端的力，d1和d2分别为力的作用点到杠杆转轴的距离。
铁碳相图的基本概念铁碳相图是描述铁和碳在不同温度和成分下的相变关系的图表。
它是材料学中最重要的相图之一，对于理解和控制钢铁的组织和性能具有重要意义。
铁碳相图通常分为三个区域：铁的α固溶区、铁的γ固溶区和铁的σ相区。
在不同的温度和碳含量下，铁和碳会发生不同的相变，在铁碳相图中可以清晰地展示这些相变的关系。
杠杆原理在铁碳相图中的应用1. 预测相变温度根据杠杆原理，我们知道在相图中，相变发生的温度取决于两个相的稳定状态。
通过测量和分析铁碳相图中各相的稳定状态，可以预测相变的温度范围。
例如，在铁碳相图中，通过测量铁的α和γ相的稳定状态，可以预测过渡温度的范围，从而指导合金设计和热处理过程。
2. 设计合金成分根据杠杆原理，在铁碳相图中，可以通过调整合金中碳含量来改变相变温度和相区组织的稳定性。
通过合理设计合金成分，可以实现所需的相变温度和组织结构，从而调控材料的性能。
例如，在钢铁行业中，通过控制合金中的碳含量，可以实现不同硬度和强度的钢材的生产。
3. 预测相区组织杠杆原理还可以用于预测铁碳相图中各相区的组织结构。
根据不同相的稳定状态和杠杆原理的关系，可以推断出相区中存在的组织特征。
例如，在铁碳相图中，通过测量相变温度和相区内的碳含量，可以预测相区的晶体结构和晶粒大小，这对于材料的加工和应用有着重要的意义。
南昌大学材料科学基础辅导与习题 及部分答案1
上海交大出版社材基辅导与习题第一章1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。
试求铬的相对原子质量。
6.铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。
7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。
试从原子结构角度来确定锡的价电子数。
8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。
10.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。
试解释S这种行为的原因。
14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。
已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。
第一章习题答案：1. 主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数S i。
2. 能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则。
材料科学基础-第七章(铁碳合金相图)
δ H
N
B1495℃
1
J
A
L Fe3C Ⅰ
D F
L Fe3C
A
G
FA
E
1148℃
A Fe3C
C
2 3
T
1148℃
L 4.3%
L Ld
S
727℃
F Fe3C
F
Fe
Q
P
K
一次渗碳体
Fe3C
wC（%）
Fe3CⅠ
1~2
A
2~3
A 铁碳合金相图分析 A 3~4 Fe3CⅡ A
A
G 912℃ S
E
727℃
F
0.02%
P
K
P — c在 F 最大溶解度点
Fe Q
0.0008%
wC（%）
6.69%
Fe3C
Q — c在 F 中室温溶解度点
铁碳合金相图分析
重要线
PSK 共析线
ABCD AHJECF
液相线 固相线
HJB 包晶线
ECD 共晶线
A
L
CD
L
L A
液相线的一部分
形状：片、网、条状； 不易受硝酸酒精腐蚀，在显微镜下呈白亮色。
三、Fe-C合金中的基本相 L、Fe3C、γ（A）、α（F）、δ 1、铁素体（α或F） C溶于α-Fe中的间隙固溶体。α-Fe的晶格间隙很小（约0.364Å）， 比C原子半径 （0.77Å）小很多， 故溶C量很小； 在727℃， 最大溶C量为0.0218%， 室温下几乎为0。 因而性能与纯铁相近。属于铁磁相。 2、奥氏体（γ或A） C在γ-Fe中的的间隙固溶体。 γ-Fe的晶格间隙半径为0.535Å，
铁_渗碳体合金相图中杠杆法则的应用与实践
W莱氏体
= W液相
=
3. 0 - 2. 11 ×100% 4. 3 - 2. 11
= 40.
6% 合金中二次渗碳体的质量分数的计算可以
这样考虑 ,它等于在共析转变前 ,合金中的渗碳体质
量分数减去在共晶转变过程中形成的渗碳体的质量
分数 。在 1148℃共晶转变完成后 ,合金处于奥氏体 与渗碳体两相平衡区 ,在 727℃共析转变即将开始 前 ,合金也是处于奥氏体与渗碳体两相平衡区 。即 ,
W2 x - x1
上式所反映的关系 ,确实很像力学中的杠杆平
衡 ,所以被叫做杠杆法则 ,或者截线法则以及杠杆定
律 。必须指出的是 ,在合金相图中 ,杠杆法则只能在
两相平衡的状态下使用 [ 1 ] ,这是基本使用原则 。
2 正确 、合理的应用杠杆法则
铁 - 渗碳体合金相图的应用最为广泛 ,而概念 不清在杠杆法则的应用过程中非常普遍 ,特别是相 组成物和组织组成物 ;而合金中的相组成物和组织 组成物不能混为一谈 [ 3 ] 。比如 ,有文章提到 ,在 Fe
许多文献在介绍相图的过程中会涉及到很多类
似的问题 ,文献中没有明确算式中每个含碳量到底
是指的谁的含碳量 ,很多时候 ,大家就误认成为“组 织组成物 ”的含碳量 ,并进而又错误的认为“组织组 成物 ”为“相组成物 ”了 ;结果 ,偏离了杠杆法则在两 相区才适用的基本原则 ,造成更多错误理解的发生 。
一方面对于“相组成物 ”、“组织组成物 ”基本概 念的理解发生混淆 ;另一方面 ,分析问题的时候重复 “提取 ”、“层次不分 ”也是一个原因。比如 ,在室温下 亚共晶白口铁有 Ld 、’ F、Fe3 CⅢ、共析 Fe3 C、Fe3 CⅡ等 5 相组成的说法 ,其中所谓的 F,其实是存在于 Ld中’ 或 者是枝晶态珠光体中的“相组成物 ”,不能和“组织组 成物 ”并列 。而所谓“共析 Fe3 C”,从来不会单独拿出 来考虑 ,只是作为珠光体的组成相来分析 、讨论 。而 Fe3 CⅡ并不是相 ,而是单相组织组成物 。
铁碳合金
3、计算含碳量为5%的过共晶白口铸铁组织中 ① 一次渗碳体的相对含量 ② 共晶渗碳体的相对含量 ③ 二次渗碳体的相对含量 ④ 共析渗碳体的相对含量 ⑤ 三次渗碳体的相对含量
解： ① 当 T → 1148+0 ºC时
Fe3 C I
6.69% 4.3%
三、 新旧标准中钢的硫、磷含量对比 普通质量钢 优质钢 高级优质钢 特级优质钢 S≤,P≤ S≤,P≤ S≤,P≤ S≤,P≤
新: 0.05%,0.045% 0.035%,0.035% 0.025%,0.025% 0.015%,0.025% 旧: 0.055%,0.045% 0.040%,0.040% 0.030%,0.030% ——，——
七、铁碳合金相图的应用
1、铸造
a、根据铁碳相图可确定合适的浇铸温度
b、根据铁碳相图可以优化合金成分：如纯铁 和共晶合金，其凝固温度区间最小，流动 性好，铸造性能优良。
2、锻造
由于奥氏体强度低，塑性好，便于塑性 变形，因此钢材的锻造常选择在铁碳相图中 奥氏体单相区中的适当温度范围内进行。原 则是：起锻温度不能过高，以防止过度氧化； 终锻温度不能过低，以防止锻裂。
第四节 杂质元素对碳钢的影响
一、Mn 的影响 Mn在碳钢中是一种有益元素，碳钢中含Mn量一 般低于0.8%，Mn大部分溶于铁素体中，形成置换固 溶体，使铁素体强化，小部分Mn溶于渗碳体中形成 合金渗碳体，使渗碳体的脆性降低。Mn能增加珠光 体的相对含量，并使珠光体细化，使钢的强度提高， Mn 与S化合成 MnS，可减轻硫的危害。
2、渗碳体Fe3C
铁与碳形成的一种稳定化合物，具有复杂 晶体结构—正交晶格,含碳量6.69%，不发生同 素异构转变，硬而脆，HB=800，δ=0。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。