第四章金属学和热处理铁碳合金复习题

第四章 铁碳合金及Fe-Fe 3C 相图 复习题
一、名词解释：
1．铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体与变态莱氏体、
2．Fe -α、Fe -γ、Fe -δ（提示：铁在不同的温度范围具有不同的晶体结构，
即具有同素异构转变）
3．同素异构转变（提示：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发
生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转
变。

）
二、填空题：
1．根据含碳量和室温组织的不同，钢可分为三种，分别为 、 、 和 钢。

2．分别填出下列铁碳合金基本组织的符号，铁素体： ，奥氏体： ，
珠光体： ，渗碳体： ，高温莱氏体： ，低温莱氏体： 。

3．在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有 ，属于金属
化合物的 ，属于机械混合物的有 和 。

4．一块工业纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe 转变时，体积将发生 。

5．F 的晶体结构为 ；A 的晶体结构为 。

6．共析成分的铁碳合金室温平衡组织是 ，其组成相是 和 。

7．用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含
量为 。

三、判断题：
1．所有金属都具有同素异构转变现象。

（ ）
2．碳溶于α-Fe 中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。

（ ）
3．纯铁在780°C 时为体心立方晶格的Fe -δ。

（ ）
4．金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆故莱氏体属于金属化
合物。

（ ）
5．铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。

（）
6．20钢比T12钢的碳含量要高。

（）
7．在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。

（）8．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有Wc=%的共析钢才能发生共析反应。

（）四、选择题：
1．C
相图上的共析线是（），共晶线是（）。

Fe
Fe
3
a．ABCD；b．ECF；c．HJB；d．PSK。

2．碳的质量分数为（）％的铁碳合金称为共析钢。

a．%；b．%；c．%；d．%。

3．亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，由奥氏体转变成（）。

a．珠光体；b．铁素体；c．莱氏体。

4．珠光体是由（）组成的机械混合物。

a．铁素体和奥氏体；b．奥氏体和渗碳体；c．铁素体和渗碳体。

5．奥氏体是：（）
6．a．碳在γ-Fe中的间隙固溶体；b．碳在α-Fe中的间隙固溶体；
c．碳在α-Fe中的有限固溶体。

7．珠光体是一种：（）
8．a．单相固溶体；b．两相混合物；c．Fe与C的混合物。

9．T10钢的含碳量为：（）
10．a．%；b．%；c．10%。

11．铁素体的机械性能特点是：（）
12．a．强度高、塑性好、硬度低；b．强度低、塑性差、硬度低；
c．强度低、塑性好、硬度低。

13．不适宜进行锻造的铁碳合金有：（）
14．a．亚共析钢；b．共析钢；c．亚共晶白口铁。

15．铁素体的机械性能特点是：（）
a．具有良好的硬度与强度； b 具有良好的综合机械性能；
c．具有良好的塑性和韧性；d．具有良好的切削性和铸造性
16．二次渗碳体是从：（）
a．钢液中析出的；b．铁素体中析出的；
c．奥氏体中析出的；d．莱氏体中析出的
17．三次渗碳体是从：（）
a．钢液中析出的；b．铁素体中析出的；
c 奥氏体中析出的；d．珠光体中析出的
18．纯铁在912℃以下的晶格类型是：（）
a．密排六方晶格；b．面心立方晶格；
c．体心立方晶格；d．简单立方晶格
19．在下述钢铁中，切削性能较好的是：（）
a．工业纯铁；b．45；c．白口铁；d．T12A
20．建筑用钢筋宜选用：（）
a．低碳钢；b．中碳钢；c．高碳钢；d．工具钢
21．装配工使用的锉刀宜选用：（）
a．低碳钢；b．中碳钢；c．高碳钢；d．过共晶白口铁
五、问答题：
1.什么是金属的同素异构转变？试以纯Fe为例分析同素异构转变过程。

回答要点：金属在固态下，随温度的变化而发生晶格类型改变的现象称为同素异构转变。

2.铁碳合金在固态下的基本组织有哪几种？
回答要点：有5种，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，珠光体、莱氏体则是两相混合组织。

3.简述含碳量为%和%的铁碳合金从液态冷却到室温的结晶过程。

回答要点：含碳量为%到%的铁碳合金可分为三个部分：
1）含碳量为%到%，室温组织为F+P ；
2）含碳量为%时，室温组织为P ；
3）含碳量为%到%时，室温组织为P+ Fe 3 C 。

4. 默画出按“组织组成物”填写的C Fe Fe 3-相图。

C Fe Fe 3-相图在合金工艺性能的应用具体表现在哪几个方面？
回答要点：1）铸造工艺方面；2）锻造工艺方面；3）焊接工艺方面；4）热处理工艺方面；5）切削性能方面。

5. 对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80%F 和20%Fe 3C ，求此钢的成分。

提示：用杠杆定理计算。

6. 如图为Fe-Fe 3C 相图，分析Wc=%合金的结晶过程，画出其冷却曲线示意图，并标出各温度阶段的转变式。

计算其室温平衡组织中各组织组成物的相对量，并画出室温显微平衡组织示意图，标注出其中组织组成物的名称。

回答要点：（1）结晶过程分析： 1点以上为液相，1点开始析出δ，2点开始发生包晶转变，即L+δ=γ，2-3点之间从液相中析出γ直至3点，3点到4点没有组织变化，均为γ，4点开始从γ中析出α直至5点，5点开始发生共析转变，即γ=α+Fe3C ，得到P ，5点以下可认为没发生其它变化。

则最终室温平衡组织为：α+P 。

（2）示意图：
（3）组织组成物相对量：
Wα=，
Wp=。

7.用冷却曲线表示各成分范围的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对质量。

（略）
8.10㎏含%C的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下的液体的成分及重量。

回答要点：成分为：%C；重量为10kg。

9.同样状态的两块铁碳合金，其中一块是15钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速区分它们？
答：可用尖锤敲击，易敲出坑的是15钢等方法。

10.为什么碳钢进行热锻、热轧时都加热到奥氏体区？
回答要点：因为奥氏体（A）的塑性好。

附加思考题：
1.比较退火状态（近平衡组织）下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑
性的高低，简述原因。

（略）
2.说出Q235A，15，45，65，T8，T12等钢的钢类、含碳量，各举出一个应
用实例。

（略）
3.下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。