铁碳合金习题(答案)

18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。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%。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。1914.20钢在650℃时的组织为铁素体+珠光体；在1000℃时的组织为奥氏体。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）。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。（×）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。（√）5.置换固溶体不可能是无限固溶体。（×）6.铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。（×）7.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。（×）8.珠光体含碳量为6.69%。（×）209.珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间。（√）10.共析转变、共晶转变都是在恒定温度下进行的。（√）11.Fe—Fe3C相图中，A3温度是随含碳量增加而上升的。（×）12.Fe—Fe3C状态图中的S点是A1，A3，Acm三线的交点。（√）13.PSK线是共析转变线。（√）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+C6.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。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219.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。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。A．共析线B．固溶线C．共晶线D．晶格转变线2221.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℃25.铁碳合金组织的组成物中哪些在室温下不能存在？。A．AB．PC．FD．Fe3C26.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Ar1～Arcm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。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．FB．AC．PD．F+P33.过共析钢的室温平衡组织是。A．FB．PC．F+PD．P+Fe3C34.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23C．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A．P←→AB．F←→AC．P+Fe3C←→AD．F+A←→A36.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。A．A1B．A2C．A3D．Accm4.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24五、问答题1.为什么固溶强化可以提高金属材料的机械性能？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Fe3C为基体的组织，塑性很差。冲击韧性基本与塑性的变化一致。Fe3C本身硬而脆，随含碳量不断增加，合金组织中Fe3C量逐渐增加，因此铁碳合金的硬度上升。铁碳合金的强度与Fe3C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。255.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；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P262．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．相图中的特性点符号温度0C含碳量%含义ACDEFGKPSQ室温0.008室温时，碳在α—Fe中的溶解度272．相图中的特性线符号说明液相线：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）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。（Acm）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