打印鐵碳相圖習習題參考答案

1、一、解釋下列名詞1、鐵素體：碳溶入Fe中形成的間隙固溶體。奧氏體：碳溶入Fe中形成的間隙固溶體。滲碳體：鐵與碳形成的具有復雜晶體結構的金屬化合物。珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。2、Fe3C ：由液相中直接析出來的滲碳體稱為一次滲碳體。Fe3C：從A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。Fe3C：從鐵素體中析出的Fe3C稱為三次滲碳體。共析Fe3C ：經共析反應生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。共晶Fe3C：經共晶反應生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體。3、鋼：含碳量大于%，小于%的鐵碳合金白口鑄鐵：含碳量大于%的鐵碳合金。二、

2、填空題1、常溫平衡狀態(tài)下，鐵碳合金基本相有鐵素體（F）、滲碳體（Fe3C）等兩個。 2、FeFe3C相圖有4個單相區(qū)，各相區(qū)的相分別是液相（L）、相、鐵素體（F）、奧氏體（A）。 3、FeFe3C 相圖有三條水平線，即HJB、ECF和PSK線，它們代表的反應分別是包晶反應、共晶反應和共析反應。 4、工業(yè)純鐵的含碳量為%，室溫平衡組織為F+ Fe3C。 5、共晶白口鐵的含碳量為%，室溫平衡組織P占%，F(xiàn)e3C共晶占%，F(xiàn)e3C占%。 6、一鋼試樣，在室溫平衡組織中，珠光體占60%，鐵素體占40%，該鋼的含碳量為。 7、鋼的組織特點是高溫組織為奧氏體（A），具有良好的塑、韌性，因而適于熱加工成形。

3、 8、白口鑄鐵的特點是液態(tài)結晶都有共晶轉變，室溫平衡組織中都有萊氏體，因而適于通過鑄造成形。三、簡答題1、為什么-Fe 和- Fe 的比容不同一塊質量一定的鐵發(fā)生（-Fe -Fe ）轉變時，其體積如何變化答：因為-Fe和- Fe原子排列的緊密程度不同，-Fe的致密度為74%，- Fe的致密度為68%，因此一塊質量一定的鐵發(fā)生（-Fe -Fe ）轉變時體積將發(fā)生膨脹。2、鐵素體（F），奧氏體（A），滲碳體（Fe3C），珠光體（P），萊氏體（Ld）的結構、組織形態(tài)、性能等各有何特點答：鐵素體結構為體心立方晶格。由于碳在-Fe中的溶解度很小，它的性能與純鐵相近。塑性、韌性好，強度、硬度低。它在鋼中一

4、般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）結構為面心立方晶格。因其晶格間隙尺寸較大，故碳在-Fe中的溶解度較大。有很好的塑性。滲碳體（Fe3C）具有復雜晶格的間隙化合物。滲碳體具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在鋼中以片狀存在或網絡狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時呈魚骨狀。珠光體（P）為鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強度和硬度，但塑性較差。萊氏體（Ld）為奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。在萊氏體中，滲碳體是連續(xù)分布的相，奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體基體上。由于滲碳體很脆，所以萊氏體是塑性很差的組織。3、Fe-Fe3C合金相圖有何作用在生產實踐中有何指

5、導意義又有何局限性答：碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，是使用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的重要工具，了解與掌握鐵碳合金相圖，對于鋼鐵材料的研究和使用，各種熱加工工藝的制訂以及工藝廢品原因的分析等方面都有重要指導意義。為選材提供成分依據：鐵碳相圖描述了鐵碳合金的組織隨含碳量的變化規(guī)律，合金的性能決定于合金的組織，這樣根據零件的性能要求來選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據：對鑄造，根據相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點，確定鑄造溫度；根據相圖上液相線和固相線間距離估計鑄造性能的好壞。對于鍛造：根據相圖可以確定鍛造溫度。對焊接：根據相圖來分析碳鋼焊縫組織，并用適當熱處理方法來

6、減輕或消除組織不均勻性；對熱處理：鐵碳相圖更為重要，如退火、正火、淬火的加熱溫度都要參考鐵碳相圖加以選擇。由于鐵碳相圖是以無限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。4、畫出 Fe-Fe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點、線的意義，并標出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。答：C：共晶點1148 %C，在這一點上發(fā)生共晶轉變，反應式：，當冷到1148時具有C點成分的液體中同時結晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物萊氏體E：碳在中的最大溶解度點1148 %C G：同素異構轉變點（A3）912 0%CH

7、：碳在中的最大溶解度為1495 %CJ：包晶轉變點1495 %C 在這一點上發(fā)生包晶轉變，反應式：當冷卻到1495時具有B點成分的液相與具有H點成分的固相反應生成具有J點成分的固相A。N：同素異構轉變點（A4）1394 0%C P：碳在中的最大溶解度點 %C 727S：共析點727 %C 在這一點上發(fā)生共析轉變，反應式：，當冷卻到727時從具有S點成分的奧氏體中同時析出具有P點成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物珠光體P（）ES線：碳在奧氏體中的溶解度曲線，又稱Acm溫度線，隨溫度的降低，碳在奧化體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，所以具有%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時的組織，從A中析出

8、的稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是。PQ線：碳在鐵素體中的溶解度曲線，隨溫度的降低，碳在鐵素體中的溶解度減少，多余的碳以形式析出，從中析出的稱為三次滲碳體，由于鐵素體含碳很少，析出的很少，一般忽略，認為從727冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉變線，在這條線上發(fā)生共析轉變，產物（P）珠光體，含碳量在%的鐵碳合金冷卻到727時都有共析轉變發(fā)生。5、簡述 Fe-Fe3C 相圖中三個基本反應：包晶反應，共晶反應及共析反應，寫出反應式，標出含碳量及溫度。答：共析反應：冷卻到727時具有S點成分的奧

9、氏體中同時析出具有P點成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。包晶反應：冷卻到1495時具有B點成分的液相與具有H點成分的固相反應生成具有J點成分的固相A。 +共晶反應：1148時具有C點成分的液體中同時結晶出具有E點成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 + 6、亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的組織有何特點和異同點。答：亞共析鋼的組織由鐵素體和珠光體所組成。其中鐵素體呈塊狀。珠光體中鐵素體與滲碳體呈片狀分布。共析鋼的組織由珠光體所組成。過共析鋼的組織由珠光體和二次滲碳體所組成，其中二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網絡狀。共同點：鋼的組織中都含有珠光體。不同點：亞共析鋼的組織是鐵素體和珠光體，共析鋼的組織是珠光體

10、，過共析鋼的組織是珠光體和二次滲碳體。7、分析含碳量分別為%、%、% 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時的結晶過程和室溫組織。答：%C:在1點間合金按勻晶轉變結晶出A，在2點結晶結束，全部轉變?yōu)閵W氏體。冷到3點時（727），在恒溫下發(fā)生共析轉變，轉變結束時全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當溫度繼續(xù)下降時，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線PQ變化，析出三次滲碳體Fe3CIII，它常與共析滲碳體長在一起，分不出，數量少，可忽略。室溫時組織P。% C：合金在12間按勻晶轉變結晶出A，在2點結晶結束，全部轉變?yōu)閵W氏體。冷到3點時開始析出F，34點A成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP

11、線變化，當溫度到4點時，奧氏體的成分達到S點成分（含碳%），便發(fā)生共析轉變，形成珠光體，此時，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分為%C，所以共析轉變結束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當溫度繼續(xù)下降時，鐵素體的溶碳量沿PQ線變化，析出三次滲碳體，同樣Fe3CIII量很少，可忽略。所以含碳%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P% C：合金在12點間按勻晶轉變結晶出奧氏體，2點結晶結束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點，開始從奧氏體中析出二次滲碳體Fe3CII，F(xiàn)e3CII沿奧氏體的晶界析出，呈網狀分布，3-4間Fe3CII不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當溫度到達4點（727）時，

12、其含碳量降為%，在恒溫下發(fā)生共析轉變，形成珠光體，此時先析出的Fe3CII保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉變結束時的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略Fe3CIII。室溫組織為二次滲碳體和珠光體。8、指出下列名詞的主要區(qū)別：一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體。答：一次滲碳體：由液相中直接析出來的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體。 三次滲碳體：從F中析出的Fe3C稱為三次滲碳體Fe3Cm。共晶滲碳體：經共晶反應生成的滲碳體即萊氏體中的滲碳體稱為共晶滲碳體。共析滲碳體：經共析反應生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。9、根

13、據 Fe-Fe3C 相圖，計算：室溫下，含碳 % 的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；室溫下，含碳 % 的鋼中珠光體和二次滲碳體各占多少；鐵碳合金中，二次滲碳體和三次滲碳體的最大百分含量。答：Wp= WF=%=%Wp= WFe3C=%=%WFe3C= W Fe3C=*100%=%10、某工廠倉庫積壓了許多碳鋼（退火狀態(tài)），由于鋼材混雜，不知道鋼的化學成分，現(xiàn)找出其中一根，經金相分析后，發(fā)現(xiàn)其組織為珠光體+鐵素體，其中鐵素體占 80% ，問此鋼材的含碳量大約是多少答：由于組織為珠光體+鐵素體，說明此鋼為亞共析鋼。 W=80%=/ WC=%11、對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳

14、體（粒狀），其中滲碳體占 18% ，問此碳鋼的含碳量大約是多少答： WFe3C=18% =( / WC=%12、對某退火碳素鋼進行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網狀），其中珠光體占 93% ，問此碳鋼的含碳量大約為多少答：Wp=93% = WC)/ WC=%13、計算含碳量為%C的鐵碳合金在700下各個相及其組分數量和成分。答：含%C鐵碳合金屬于過共析鋼，其組織為珠光體+二次滲碳體，相為鐵素體和滲碳體。珠光體：Wp= 二次滲碳體：WFe3C=1-50%=50%鐵素體：W=（）/（）*100%=% 滲碳體：WFe3C=%=%14、根據 Fe-Fe3C 相圖，說明產生下列現(xiàn)象的原因：含碳量為

15、% 的鋼比含碳量為 % 的鋼硬度高；在室溫下，含碳 % 的鋼其強度比含碳 % 的鋼高；在 1100，含碳 % 的鋼能進行鍛造，含碳 % 的生鐵不能鍛造；綁軋物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物卻用鋼絲繩（用含碳量為% 、 % 、 %、 % 等鋼制成）。答：鋼中含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為 % 的鋼比含碳量為 % 的鋼硬度高。因為在鋼中當含碳量超過%時，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網絡狀，使鋼的脆性增加，導致強度下降。因此含碳 % 的鋼其強度比含碳 % 的鋼高。在 1100時，含碳 % 的鋼的組織為奧氏體，奧氏體的塑性很好，因此適合于鍛造；含碳 %

16、 的生鐵的組織中含有大量的滲碳體，滲碳體的硬度很高，不適合于鍛造。綁軋物件的性能要求有很好的韌性，因此選用低碳鋼有很好的塑韌性，鍍鋅低碳鋼絲；而起重機吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強度，還要有很高的彈性極限，而含碳量為% 、 % 、 %、 %的鋼有高的強度和高的彈性極限。這樣在吊重物時不會斷裂。四、選擇題1、質量一定的 -Fe轉變?yōu)?Fe時，體積( A )。 A、脹大； B、縮小； C、不變 2、碳在-Fe中的最大溶解度為( B )。 A、%； B、%； C、%； D、% 3、滲碳體是一種具有復雜晶體結構的( B )。 A、間隙相； B、間隙化合物； C、間隙固溶體 4、鐵碳合金在平衡結晶過程中

17、，( C )。 A、只有含碳% 的合金才有共析轉變發(fā)生； B、只有含碳小于% 的合金才有共析轉變發(fā)生； C、含碳% 的合金都有共析轉變發(fā)生 5、由( A )析出的滲碳體叫做三次滲碳體。 A、鐵素體； B、奧氏體； C、液態(tài)金屬 6、鐵碳合金中，( C )組織為共晶反應產物。 A、鐵素體； B、珠光體； C、萊氏體 7、平衡結晶時，凡含碳量( A )的鐵碳合金，自1148冷至727時，均從奧氏體中析出二次滲碳體。 A、%； B、% C、% 8、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體( B )。 A、晶體結構不同，組織形態(tài)相同； B、晶體結構相同，組織形態(tài)不同； C、晶體結構與組織形態(tài)都不同。9、由于

18、三次滲碳體的數量很少，故對( C )性能的影響可忽略不計。A、工業(yè)純鐵；B、鋼和鑄鐵C、所有Fe-C合金 10、室溫平衡狀態(tài)下，鋼中的碳絕大部分是以( B )形式存在于組織中。 A、鐵素體；B、滲碳體； C、石墨碳 11、含碳量% 的鐵碳合金平衡結晶后，按相組成物計算，鐵素體占( A )。A、%； B、%；C、% 12、鋼的力學性能與( C )的數量、形態(tài)和分布有關。 A、鐵素體； B、奧氏體； C、滲碳體13、含碳% 的鐵碳合金平衡結晶時，727時的Fe3C量與冷至室溫時的Fe3C量相比( )。 A、727時多； B、室溫時多； C、一樣多 14、平衡結晶時，從奧氏體中析出的Fe3C一般呈( C )狀分布。 A、薄片； B、顆粒； C、網五、判斷題( ) 1、奧氏體是C在-Fe中的間隙固溶體。