鐵碳相圖復(fù)習(xí)題.doc

鐵碳相圖復(fù)習(xí)題解釋下列名詞答：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(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的金屬化合物。珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。2、Fe3C ：由液相中直接析出來(lái)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(jīng)共析反應(yīng)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(jīng)共晶反應(yīng)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0.00218%，小于2.11%的鐵碳合金。白口鑄鐵：含碳量大于2.11%的鐵碳合金。二、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(gè)。 2、FeFe3C相圖有4個(gè)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(yīng)分別是包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)。 4、工業(yè)純鐵的含碳量為0.0218%，室溫平衡組織為F+ Fe3C。 5、共晶白口鐵的含碳量為4.3%，室溫平衡組織P占40.37%，F(xiàn)e3C共晶占47.82%，F(xiàn)e3C占11.81%。 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0.4707。 7、鋼的組織特點(diǎn)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。 8、白口鑄鐵的特點(diǎn)是液態(tài)結(jié)晶都有共晶轉(zhuǎn)變，室溫平衡組織中都有萊氏體，因而適于通過(guò)鑄造成形。三、簡(jiǎn)答題1、為什么-Fe 和- Fe 的比容不同？一塊質(zhì)量一定的鐵發(fā)生（-Fe -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)，其體積如何變化？答：因?yàn)?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(zhì)量一定的鐵發(fā)生（-Fe -Fe ）轉(zhuǎn)變時(shí)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(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能等各有何特點(diǎn)？答：鐵素體結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、硬度低。它在鋼中一般呈塊狀或片狀。奧氏體（A）結(jié)構(gòu)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(fù)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(wǎng)絡(luò)狀存在于晶界。在萊氏體中為連續(xù)的基體，有時(shí)呈魚(yú)骨狀。珠光體（P）為鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。鐵素體和滲碳體呈層片狀。珠光體有較高的強(qiáng)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(jī)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(chǎn)實(shí)踐中有何指導(dǎo)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(duì)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(dǎo)意義。為選材提供成分依據(jù)：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(jù)零件的性能要求來(lái)選擇不同成分的鐵碳合金；為制定熱加工工藝提供依據(jù)：對(duì)鑄造，根據(jù)相圖可以找出不同成分的鋼或鑄鐵的熔點(diǎn)，確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計(jì)鑄造性能的好壞。對(duì)于鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。對(duì)焊接：根據(jù)相圖來(lái)分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來(lái)減輕或消除組織不均勻性；對(duì)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(wú)限緩慢加熱和冷卻的速度得到的，而在實(shí)際加熱和冷卻通常都有不同程度的滯后現(xiàn)象。4、畫(huà)出 Fe-Fe3C 相圖，指出圖中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各點(diǎn)、線的意義，并標(biāo)出各相區(qū)的相組成物和組織組成物。答：C：共晶點(diǎn)1148 4.30%C，在這一點(diǎn)上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷到1148時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)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(diǎn)1148 2.11%CG：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A3）912 0%CH：碳在中的最大溶解度為1495 0.09%CJ：包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495 0.17%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：當(dāng)冷卻到1495時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。N：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A4）1394 0%CP：碳在中的最大溶解度點(diǎn) 0.0218%C 727S：共析點(diǎn)727 0.77%C 在這一點(diǎn)上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷卻到727時(shí)從具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)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0.77%2.11%C的鋼冷卻到Acm線與PSK線之間時(shí)的組織，從A中析出的稱為二次滲碳體。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開(kāi)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(rèn)為從727冷卻到室溫的顯微組織不變。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，含碳量在0.026.69%的鐵碳合金冷卻到727時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。5、簡(jiǎn)述 Fe-Fe3C 相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng)，共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。答：共析反應(yīng)：冷卻到727時(shí)具有S點(diǎn)成分的奧氏體中同時(shí)析出具有P點(diǎn)成分的鐵素體和滲碳體的兩相混合物。0.8F0.02+Fe3C6.69包晶反應(yīng)：冷卻到1495時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。 L0.5+0.10.16共晶反應(yīng)：1148時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物。 L4.32.14+ Fe3C6.696、亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼的組織有何特點(diǎn)和異同點(diǎn)。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(guò)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(wǎng)絡(luò)狀。共同點(diǎn)：鋼的組織中都含有珠光體。不同點(diǎn)：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，過(guò)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0.60%、0.77%、1.0% 的鐵碳合金從液態(tài)緩冷至室溫時(shí)的結(jié)晶過(guò)程和室溫組織。答：0.77%C:在1點(diǎn)間合金按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727），在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，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(zhǎng)在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。室溫時(shí)組織P。0.60% C：合金在12間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)開(kāi)始析出F，34點(diǎn)A成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP線變化，當(dāng)溫度到4點(diǎn)時(shí)，奧氏體的成分達(dá)到S點(diǎn)成分（含碳0.77%），便發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)，原先析出的鐵素體保持不變，稱為先共析鐵素體，其成分為0.0218%C，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束后，合金的組織為先共析鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，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0.40%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P1.0% C：合金在12點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開(kāi)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(wǎng)狀分布，3-4間Fe3CII不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點(diǎn)（727）時(shí)，其含碳量降為0.77%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)先析出的Fe3CII保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)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(lái)的滲碳體稱為一次滲碳體。二次滲碳體：從A中析出的稱為二次滲碳體。三次滲碳體：從中析出的稱為三次滲碳體。共晶滲碳體：經(jīng)共晶反應(yīng)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(jīng)共析反應(yīng)生成的滲碳體即珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體。9、根據(jù) Fe-Fe3C 相圖，計(jì)算：室溫下，含碳 0.6% 的鋼中珠光體和鐵素體各占多少；室溫下，含碳 1.2% 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=(0.6-0.0218)/(0.77-0.0218)*100%=77.28% WF=1-77.28%=22.72%Wp=(2.11-1.2)/(2.11-0.77)*100%=69.91% WFe3C=1-69.91%=30.09%WFe3C=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)*100%=22.64% W Fe3C=0.0218/6.69*100%=0.33%10、某工廠倉(cāng)庫(kù)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(xué)成分，現(xiàn)找出其中一根，經(jīng)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(wèn)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(shuō)明此鋼為亞共析鋼。 W=80%=(0.77-WC)/(0.77-0.0218)*100% WC=0.17%11、對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織的相組成物為鐵素體+滲碳體（粒狀），其中滲碳體占 18% ，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約是多少？答： WFe3C=18% =( WC-0.0218)/(6.69-0.0218)*100% WC=1.22%12、對(duì)某退火碳素鋼進(jìn)行金相分析，其組織為珠光體+滲碳體（網(wǎng)狀），其中珠光體占 93% ，問(wèn)此碳鋼的含碳量大約為多少？答：Wp=93% =(2.11- WC)/(2.11-0.77)*100%=70% WC=0.86%13、計(jì)算含碳量為1.4%C的鐵碳合金在700下各個(gè)相及其組分?jǐn)?shù)量和成分。答：含1.4%C鐵碳合金屬于過(guò)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=(2.11-1.4)/(2.11-0.77)*100%=50% 二次滲碳體：WFe3C=1-50%=50%鐵素體：W=（6.69-1.4）/（6.69-0.0218）*100%=79.33% 滲碳體：WFe3C=1-79.33%=20.67%14、根據(jù) Fe-Fe3C 相圖，說(shuō)明產(chǎn)生下列現(xiàn)象的原因：含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高；在室溫下，含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼高；在 1100，含碳 0.4% 的鋼能進(jìn)行鍛造，含碳 4.0% 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(jī)吊重物卻用鋼絲繩（用含碳量為0.60% 、 0.65% 、 0.70%、 0.75% 等鋼制成）。答：鋼中隨著含碳量的增加，滲碳體的含量增加，滲碳體是硬脆相，因此含碳量為 1.0% 的鋼比含碳量為 0.5% 的鋼硬度高。因?yàn)樵阡撝挟?dāng)含碳量超過(guò)1.0%時(shí)，所析出的二次滲碳體在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀，使鋼的脆性增加，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。因此含碳 0.8% 的鋼其強(qiáng)度比含碳 1.2% 的鋼高。在 1100時(shí)，含碳 0.4% 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 4.0% 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(jī)吊重物用鋼絲繩除要求有一定的強(qiáng)度，還要有很高的彈性極限，而含碳量為0.60% 、 0.65% 、 0.70%、 0.75%的鋼有高的強(qiáng)度和高的彈性極限。這樣在吊重物時(shí)不會(huì)斷裂。四、選擇題1、質(zhì)量一定的 -Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe時(shí)，體積( A )。 A、脹大； B、縮?。?C、不變 2、碳在-Fe中的最大溶解度為( B )。 A、0.0218%； B、0.77%； C、2.11%； D、4.3% 3、滲碳體是一種具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)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(jié)晶過(guò)程中，( C )。 A、只有含碳0.77% 的合金才有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生； B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生； C、含碳0.02186.69% 的合金都有共析轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)物。 A、鐵素體； B、珠光體； C、萊氏體 7、平衡結(jié)晶時(shí)，凡含碳量( A )的鐵碳合金，自1148冷至727時(shí)，均從奧氏體中析出二次滲碳體。 A、0.02186.69%； B、0.772.11% C、0.776.69% 8、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體( B )。 A、晶體結(jié)構(gòu)不同，組織形態(tài)相同； B、晶體結(jié)構(gòu)相同，組織形態(tài)不同； C、晶體結(jié)構(gòu)與組織形態(tài)都不同。9、由于三次滲碳體的數(shù)量很少，故對(duì)( C )性能的影響可忽略不計(jì)。 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0.45% 的鐵碳合金平衡結(jié)晶后，按相組成物計(jì)算，其中鐵素體占( A )。 A、93.60%； B、42.77%； C、57.23% 12、鋼的力學(xué)性能與( C )的數(shù)量、形態(tài)和分布有關(guān)。 A、鐵素體； B、奧氏體； C、滲碳體13、含碳1.2% 的鐵碳合金平衡結(jié)晶時(shí)，727時(shí)的Fe3C量與冷至室溫時(shí)的Fe3C量相比( )。 A、727時(shí)多； B、室溫時(shí)多； C、一樣多 14、平衡結(jié)晶時(shí)，從奧氏體中析出的Fe3C一般呈( C )狀分