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文檔簡介

相圖習(xí)題課——孔子曰:溫故而知新也!相圖習(xí)題課1本章學(xué)習(xí)要求掌握了嗎?1)熟練掌握二元勻晶、共晶、包晶相圖的特點2)熟練掌握二元勻晶、共晶、包晶相圖平衡、非平衡凝固成分變化規(guī)律,能夠分析結(jié)晶過程及得到的組織,能夠熟練運用杠桿定律計算相及組織相對含量3)能依據(jù)相圖判斷合金的工藝性能與機械性能4)掌握鐵碳相圖,能夠分析平衡結(jié)晶過程及室溫下所得到的相、組織,并計算其相對含量5)初步掌握復(fù)雜二元相圖分析方法本章學(xué)習(xí)要求掌握了嗎?1)熟練掌握二元勻晶、共晶、包晶相圖231.合金系統(tǒng)的自由度F的含義是:(單選)

A、可以使合金狀態(tài)改變的因素數(shù);

B、保持合金平衡狀態(tài)不變的前提下,可以獨立改變的因素數(shù);

C、夠使系統(tǒng)發(fā)生變化的最大因素數(shù)。

2.自由度F=0的含義是:(單選)

A、任何因素的變化都會造成系統(tǒng)平衡狀態(tài)的變化;

B、沒有任何因素可以引起系統(tǒng)狀態(tài)變化;

C、這樣的系統(tǒng)狀態(tài)不存在。3.純金屬凝固時,(多選) A、冷卻曲線(溫度-時間)是水平的;

B、系統(tǒng)自由度F=0;

C、純金屬凝固是在恒溫下進行的。

4.在平衡條件下,100?C的純水處于(單選)

A、液態(tài);

B、氣態(tài);

C、氣、液二相共存狀態(tài)。思考題一BAABCC31.合金系統(tǒng)的自由度F的含義是:(單選)思考45、下列說法哪些是正確的?(多選) A、溫度高于液相線的合金為液態(tài);

B、溫度低于液相線的合金為固態(tài);

C、溫度低于固相線的合金為固態(tài); D、溫度高于固相線的合金為液態(tài)。6、非平衡凝固的勻晶合金一般會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?。(單選)

A、組織、成分均勻化;

B、成分不均勻,出現(xiàn)樹枝狀偏析;

C、與平衡凝固的合金組織、成分一樣,沒有區(qū)別。7、在共晶合金系中,只有共晶成分的合金才能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。(單選)

A是

B否8、發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的液相,其成分一定是共晶成分。(單選)

A是

B否9、根據(jù)Pb-Sn相圖,應(yīng)用杠桿定律計算共晶溫度下40%Sn合金的共晶組織中的a相占全部合金的相對量。(單選)

A、18.9%;B、45.5%;C、41.6%

提示:

40%Sn合金由初生的a相(先析a)和共晶體組成,共晶體又由a相和b相組成(見示意圖)。先析aACBBBAa:18.3%E:61.9%b:97.8%45、下列說法哪些是正確的?(多選)先析aACBBBAa:510、勻晶、共晶和包晶轉(zhuǎn)變有何共同特點?(單選)

A、這三個轉(zhuǎn)變都是在恒溫下進行的;

B、這三個轉(zhuǎn)變的反應(yīng)相中都有液相,而生成相都是固相;

C、這三個轉(zhuǎn)變都不是恒溫轉(zhuǎn)變。11、共晶和共析轉(zhuǎn)變有何共同特點?(多選)

A、都是由一個相同時轉(zhuǎn)變成二個相;

B、都是恒溫轉(zhuǎn)變;

C、生成相都是固相。12、共析與包析轉(zhuǎn)變有何不同?(單選)

A、都是固態(tài)轉(zhuǎn)變;

B、都是恒溫轉(zhuǎn)變;

C、共析轉(zhuǎn)變是由一個固相轉(zhuǎn)變成二個固相,包析轉(zhuǎn)變則相反13、熔晶與偏晶轉(zhuǎn)變都是恒溫轉(zhuǎn)變嗎?(單選)

A

B

否14、在分析相圖時可以將穩(wěn)定化合物看作一個組元,從而將復(fù)雜相圖分成若干個簡單相圖。你認為分析復(fù)雜相圖時這是必須的嗎?(單選)

A

B

否BABCCAA510、勻晶、共晶和包晶轉(zhuǎn)變有何共同特點?(單選)BABCC61、說明下列基本概念工業(yè)純鐵、碳鋼、鑄鐵、包晶轉(zhuǎn)變、共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、

-Fe、鐵素體、

-Fe、奧氏體、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、珠光體、萊氏體。2、下列說法正確的是:(多選)

A、鐵素體是碳溶解于α-Fe中形成的固溶體,具有體心立方晶體結(jié)構(gòu);

B、滲碳體是碳溶解于γ-Fe中形成的固溶體,具有體心立方晶體結(jié)構(gòu);

C、奧氏體是碳溶解于γ-Fe中形成的固溶體,具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)。3、亞共析鋼的含碳量范圍是:(單選)

A、0.0218%~0.77%C;B、0.77%~2.11%C;C、2.11%~4.3%C。4、共析鋼的室溫組織是:(單選)

A、珠光體P+二次滲碳體Fe3CII;B、珠光體P(100%);

C萊氏體Ld’(100%)。思考題二ACAB61、說明下列基本概念思考題二ACAB75、計算1148℃共晶轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時萊氏體中滲碳體Fe3C的相對量。(單選)

A、52%;B、60%;C、48%。6、計算室溫時萊氏體中滲碳體Fe3C的相對量。

(單選)

A、48.23%C;B、52.77%C;C、64.27%。7、隨著含碳量的增高,亞共析鋼的

(單選)

A強度、硬度升高,塑性下降;

B塑性升高,強度、硬度下降;

C強度、硬度和塑性都升高。8、對于過共析鋼,含碳量越高,(單選)

A鋼的強度、硬度越高,塑性越低;

B鋼的強度、硬度越低,塑性越高;

C鋼的硬度越高,強度和塑性越低。CCAC75、計算1148℃共晶轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時萊氏體中滲碳體Fe3C的知識點一:成分表示方法換算設(shè)組元的原子量分別為:RA、RB

,兩者互換公式:知識點一:成分表示方法換算設(shè)組元的原子量分別為:RA、RB8Question11.在Al-Mg合金中,xMg為0.15,計算該合金中鎂的wMg為多少.解

設(shè)Al的相對原子量為MAl,鎂的相對原子量為MMg,按1molAl-Mg合金計算,則鎂的質(zhì)量分數(shù)可表示為將xMg=0.15,xAl=0.85,MMg=24,MAl=27代入上式中,得到wMg

=13.56%.Question11.在Al-Mg合金中,xMg為0.19知識點二:二元相圖的幾種典型類型與降溫曲線知識點二:二元相圖的幾種典型類型與降溫曲線10Question1Question1112.根據(jù)圖4-117所示二元共晶相圖,試完成:(1)分析合金I,II的結(jié)晶過程,并畫出冷卻曲線.(2)說明室溫下合金I,II的相和組織是什么,并計算出相和組織組成物的相對量.(3)如果希望得到共晶組織加上相對量為5%的β初的合金,求該合金的成分.Question22.根據(jù)圖4-117所示二元共晶相圖,試完成:Quest12Answer2解:

(1)合金I的冷卻曲線參見右圖,其結(jié)晶過程如下:1以上,合金處于液相;1~2時,發(fā)生勻晶轉(zhuǎn)變L→α,即從液相L中析出固熔體α,L和α的成分沿液相線和固相線變化,達到2時,凝固過程結(jié)束;2時,為α相;2~3時,發(fā)生脫熔轉(zhuǎn)變,α→βII.Answer2解:13Answer2

合金II的冷卻曲線參見右圖,其結(jié)晶過程如下:1以上,處于均勻液相;1~2時,進行勻晶轉(zhuǎn)變L→β;2時,兩相平衡共存,;2~2′時,剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變;2~3時,發(fā)生脫熔轉(zhuǎn)變α→βII.Answer2合金II的冷卻曲線參見右圖,其結(jié)晶過程如下14Answer2(2)室溫下,合金I的相組成物為α+β,組織組成物為α+βII.相組成物相對量計算如下:組織組成物的相對量與相的一致.Answer2(2)室溫下,合金I的相組成物為α+β15Answer2室溫下,合金II的相組成物為α+β,組織組成物為β初+(α+β).相組成物相對量計算如下:組織組成物相對量計算如下:Answer216Answer2(3)設(shè)合金的成分為wB=x,由題意知該合金為過共晶成分,于是有所以,x=0.52,即該合金的成分為wB=0.52.Answer2(3)設(shè)合金的成分為wB=x,由題意知17Question3Question318T/℃WB/%T/℃WB/%191.共晶系合金的平衡凝固分為:

固溶體合金和共晶型合金2.固溶體合金的凝固過程主要為:勻晶轉(zhuǎn)變+脫溶轉(zhuǎn)變3.室溫下的組織為初生固溶體+次生組織+共晶體一般液相中形成α(稱初生相),具有樹枝狀形態(tài),為粗大的枝晶;共晶反應(yīng)形成的兩相組織為細密層片狀組織;次生組織為細小、圓滑的粒狀。1.共晶系合金的平衡凝固分為:一般液相中形成α(稱初生相),20

Question4

Question421

o’mxyQuestion5成分處于x%<WB<y%的合金

o’mxyQuestion5成分處于x%<WB<y%的合金22知識點三:鐵碳相圖的分析知識點三:鐵碳相圖的分析23Question11.根據(jù)Fe-Fe3C相圖畫出含碳0.65%的鐵碳合金的冷卻曲線。指出平衡冷卻,室溫下相組成物、組織組成物是什么?并計算其相對含量。Question11.根據(jù)Fe-Fe3C相圖畫出含碳0.6524室溫下,相的相對含量:室溫下,組織相對含量:相組成:

α

+Fe3C

組織組成:F+P+Fe3CIII(少量、忽略)

Answer1室溫下,相的相對含量:相組成:

α

+Fe3C

A25Question22.計算wC

為0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)冷卻到室溫后組織中的珠光體、二次滲碳體和萊氏體的相對量,并計算組成物珠光體中滲碳體和鐵素體及萊氏體中二次滲碳體、共晶滲碳體與共析滲碳體的相對量.Question22.計算wC為0.04的鐵碳合金按亞穩(wěn)態(tài)26Answer2解:

根據(jù)Fe-Fe3C相圖,wC=4%的鐵碳合金為亞共晶鑄鐵,室溫下平衡組織為P+Fe3CII+Ld′,其中P和Fe3CII

系由初生奧氏體轉(zhuǎn)變而來,萊氏體則由共晶成分的液相轉(zhuǎn)變而成,因此萊氏體可由杠桿定律直接計算,而珠光體和二次滲碳體則可通過兩次使用杠桿定律間接計算出來。Ld′相對量:Fe3CII

相對量:P相對量:Answer2解:根據(jù)Fe-Fe3C相圖,wC=4%27Answer2珠光體中滲碳體和鐵素體的相對量的計算則以共析成分點作為支點,以wC=0.001%和wC=6.69%為端點使用杠桿定律計算并與上面計算得到的珠光體相對量級聯(lián)得到.P中F相對量:P中Fe3C相對量:Answer2珠光體中滲碳體和鐵素體的相對量的計算則以共析成28Answer2至于萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體及共析滲碳體的相對量的計算,也需采取杠桿定律的級聯(lián)方式,但必須注意一點,共晶滲碳體在共晶轉(zhuǎn)變線處計算,而二次滲碳體及共析滲碳體則在共析轉(zhuǎn)變線處計算。Ld′中共晶滲碳體相對量:Ld′中二次滲碳體相對量:Ld′中共析滲碳體相對量:Answer2至于萊氏體中共晶滲碳體、二次滲碳體及共析滲碳體29Question33.根據(jù)下列數(shù)據(jù)繪制Au-V二元相圖.已知金和釩的熔點分別為1064℃和1920℃.金與釩可形成中間相β(AuV3);釩在金中的固熔體為α,其室溫下的熔解度為wV=0.19;金在釩中的固熔體為γ,其室溫下的熔解度為wAu=0.25.合金系中有兩個包晶轉(zhuǎn)變,即Question33.根據(jù)下列數(shù)據(jù)繪制Au-V二元相圖.30Answer3解根據(jù)已知數(shù)據(jù)繪制的Au-V二元相圖Answer3解根據(jù)已知數(shù)據(jù)繪制的Au-V二元相圖31Question5下圖是Pb-Sb-Zn液相面投影圖。

(1)在圖上標出合金X(WPb=0.75,WSn=0.15,

WZn=0.10)合金Y(WPb=0.50,WSn=0.30,WZn=0.20)的成分點;(2)合金Q由2kgX,4kgY,6kgZ混熔制成,指出合金Q的成分點;(3)若有3kgX,需要多少何種成分的合金R才可混熔成6kg的合金Y?Question5下圖是Pb-Sb-Zn液相面投影圖。32Answer5解:(1)合金X,Y,Z的成分點與合金Q成分點如右圖所示。(2)令mQ,mX,mY,mZ分別為合金Q,X,Y,Z的質(zhì)量,(QPb,QSn,QZn),(XPb,XSn,XZn),(YPb,YSn,YZn),(ZPb,ZSn,ZZn)分別為合金Q,X,Y,Z的成分。根據(jù)題意,則有mQ=mX+mY+mZ根據(jù)質(zhì)量守恒定律有QPbmQ=XPbmX+YPbmY+ZPbmZQSnmQ=XSnmX+YSnmY+ZSnmZQZnmQ=XZnmX+YZnmY+ZZnmZ將本題數(shù)據(jù)代入上述方程組即可求出合金Q的成分,即QPb=34.2%,

QSn=17.5%,

QZn=48.3%Answer5解:33Answer5(3)令所需合金R的質(zhì)量為mR,其成分為(RPb,RSn,RZn)。根據(jù)題意,則有mR=mY-mZ=6-3=3kg根據(jù)質(zhì)量守恒定律有

RZn=1-RPb-RZn=30%合金Q和R的成分點也可用直線法則求得。討論:杠桿定律與重心法則的基礎(chǔ)都是質(zhì)量守恒定律。杠桿定律和重心法則分別是三元系發(fā)生兩相平衡轉(zhuǎn)變或三相(包括四相)平衡轉(zhuǎn)變時,質(zhì)量守恒定律的具體體現(xiàn),兩者具有等價關(guān)系。由于質(zhì)量守恒定律要求反應(yīng)相一定處于平衡關(guān)系,而相圖是合金體系相平衡關(guān)系的圖解。三元相圖的等溫截面圖反映了特定溫度下的相平衡關(guān)系,所以在確定了相平衡轉(zhuǎn)變時各平衡相成分點后即可在等溫截面圖上利用杠桿定律或重心法則計算參加反應(yīng)的各相相對量。

熔配合金是生產(chǎn)中常遇到的問題,也要用重心法則來解決.Answer5(3)令所需合金R的質(zhì)量為mR,其成分為(R34在圖4—30所示相圖中,請指出:(1)

水平線上反應(yīng)的性質(zhì);(2)

各區(qū)域的組織組成物;(3)

分析合金I,II的冷卻過程;(4)

合金工,II室溫時組織組成物的相對量表達式。Practice1在圖4—30所示相圖中,請指出:Practice135361.分別計算在共析溫度下和室溫時珠光體中相的相對重量百分比。2.計算45鋼(含碳量為0.45%)在室溫下相和組織組成物的相對重量百分比。2133.計算含碳量為1.0%的過共析鋼在室溫下組織組成物的相對重量百分比,以及在過共析鋼區(qū)域范圍內(nèi)能夠析出的Fe3CII的最大百分比。K’4.計算含碳量為3.0%的亞共晶白口鑄鐵在室溫下的組織組成物的相對重量百分比。45.畫出2合金冷卻時的冷卻曲線和曲線上的組織示意圖Practice2361.分別計算在共析溫度下和室溫時珠光體中相的相對重量百371.分別計算在共析溫度下和室溫時珠光體中相的相對重量百分比。1共析溫度下:Qa=SK/PK=[(6.69-0.77)/(6.69-0.0218)]*100%=88.8%QFe3C=100%-88.8%=11.2%K’室溫下:Qa=S’K’/QK’=[(6.69-0.77)/(6.69-0.0008)]*100%=88.5%QFe3C=100%-88.5%=11.5%371.分別計算在共析溫度下和室溫時珠光體中相的相對重量百382.計算45鋼(含碳量為0.45%)在室溫下相和組織組成物的相對重量百分比。2相組成:Qa=2K’/QK’=[(6.69-0.45)/(6.69-0.0008)]*100%=93.3%QFe3C=100%-93.3%=6.7%K’組織組成:Qa=2S’/QS’=[(0.77-0.45)/(0.77-0.0008)]*100%=41.6%QP=100%-41.6%=

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