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—Fe3C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，Fe3CⅢ量达到最大值。WFe3CⅢ=008.069.6008,00218.0×100%=0.33%（2）共析钢中，α和Fe3C的相对含量。（Fe3CⅢ量很少，一般忽略不计）Wα=%100218.069.677.069.6=%10069.677.069.6=88%WFe3C=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（Fe3C）由于Fe3CⅢ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αWpW相组成物：%7%931W%7%100%93%100C3Fe0218.69.60218.045.030218.069.645.069.6或αoCFeWW注：共析钢中，室温组织为α+PWC%↑，WP↑，可近似根据亚共析钢的平衡组织来估算钢的含C量。WP=%100%1008.077.0218.077.0028.0CCC∴钢的含C量C=0.8WP（忽略α、P密度的差别）WP：珠光体所占的面积百分比。(4)T10钢（1%C）中，Fe3CⅡ和珠光体的相对量WFe3CⅡ=%10077.069.677.00.1=4%WP=1—4%=96%注：在过共析钢中，WC↑，Fe3CⅡ↑当WC=2.11%Fe3CⅡ达到最大值WFe3CⅡ最大=%6.22%10077.069,677.011.2(5)共晶白口铸铁中，Fe3C共晶与γ共在共晶温度下的相对量。共析温度下P与Fe3C的相对量。%48%521W%52%100C3Fe11.269.63.469.6共共γW%60%401%40%100377.069.63.469.6CFeWWρ分析：从1148℃→727℃过程中，γ共→Fe3CⅡ冷至727℃，Fe3CⅡ析出完成，剩余γ共→P，∴WP＝40%（Wγ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，Fe3CⅠ与Ld的相对量。WFe3CⅠ=1003.469.63.40.5%=29%WLd=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、Fe3C分布形态如何？F：游离F，等轴晶粒；共析组织中，F层片状Fe3CⅠFe3C共晶Fe3CⅡFe3C共析Fe3CⅢ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）=%10002187.077.00218.0xx=0.385%或x=0.8Wρ=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Fe3CⅠL→Fe3CⅠ（2）冷至1148℃时剩余液相发生共晶转变L→（γ+Fe3C），Fe3CⅠ+Ld（3）继续冷却，Ld中的γ析出Fe3CⅡγ→Fe3CⅡFe3CⅠ+Ld+Fe3CⅡ（4）至727℃，Ld中的γ发生共析转变γ→(α+Fe3C)PFe3CⅠ+L’d+Fe3CⅡ（5）继续冷却，P中的α析出Fe3CⅢα→Fe3CⅢFe3CⅠ+L’d+Fe3CⅡ+Fe3CⅢ由共晶γ中析出的Fe3CⅡ依附在共晶Fe3C基体上难以分辨，Fe3CⅢ的量很少忽略不计，所以最终组织：Fe3CⅠ+L’d由杠杆定律：WFe3CⅠ=1003.469.63.45%=29%WLd=1－29%=71%%37%34%71)ldC3Fe%(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%37CFe%37.8%37CFe377.069.677.011.23珠光体为：）（为：Ⅱ共晶Ⅱ.CFe%43.25%2.3%63.28CFe%2.363.28330218.069.60218.077.0pp）或（共析铁素体为：中的部分）属于（共析渗碳体为：共析Fe3CⅢ=%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b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）Fe3C开始形成温度。（2）Fe3C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Fe3CⅢ的析出）(3)0.77C%即共析成分(4)Wα=%85%1000218.069.6169.6WFe3C=%15%1000218.069.60218.01或WFe3C=1－85%=15%（5）Wρ=%96%10077.069.6169.6WFe3CⅡ=1－96%=4%（忽略Fe3CⅡ的析出）9.一碳钢式样，室温平衡组织为P+Fe3CⅡ，且Fe3CⅡ的重量分数约为1%，估算钢的含碳量。解：根据杠杆定律：WFe3CⅡ=%1%10077.069.677.0x∴x=0.8310.有一含C2.0%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，WC＞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，WC＞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+Fe3C）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Fe3C推向最后凝固的晶界处，即发生离异共晶，形成厚网络状的Fe3CⅢ。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%=0.8WPC%=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。WBi=50%（即WSb=50%）的合金在520℃时开始结晶出成分为WSb=87%的固相，此时液相的成分即为合金的成分，可找出α1和L1两点。同理，WBi=80%（即WSb=20%）的合金在400℃时开始结晶出成分为WSb=64%的固相，此时液相成分为合金成分，可找出α2和L2两点。将AL1L2B连线，Aα1α2B连线，分别为液相线和固相线。（2）WSb=40%的合金开始结晶和终了结晶温度大约分别为480℃和310℃WSb=40%的合金在400℃时固相成分WSb=64%，液相成分WSb=20%，根据杠杆定律：%54%461%46%10020642040lWWP230.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zxxzzxzz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%10055050yyyxyy=95%∴二元相图如图所示。