金屬學(xué)第2345章作業(yè)答案

1、TmT1 T 液體和晶體自由能隨溫度變化液體和晶體自由能隨溫度變化 示意圖示意圖 結(jié)晶過程的熱力學(xué)結(jié)晶過程的熱力學(xué) 條件就是溫度在理?xiàng)l件就是溫度在理 論熔點(diǎn)以下。論熔點(diǎn)以下。 2.2 金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件 SGVG V 32 4 4(1) 3 V GrGr 界面自由能 晶核 晶胚 k G k r 0 r 2 k V r G 1 1 2 kV rG 代入（）式 32 41 4() 32 kkVkkV GrGrrG 3 141 232 kkVkV GrGVG 2-1 a)均勻形核均勻形核 證明：因?yàn)樽C明：因?yàn)?由由 得得 21 1 2 L kLkV V rr G G 代入（）式 3 3 1423c

2、oscos -() 234 kkV GrG 1 - 2 kkV GVG 2-1 b)非均勻形核非均勻形核 證明：因?yàn)樽C明：因?yàn)?3 32 423coscos 4)() 1 34 VL rGr G =(（） 1.用鉛銻合金制成用鉛銻合金制成 的軸瓦，要求其組的軸瓦，要求其組 織為在共晶體上分織為在共晶體上分 布有布有5%的的sb作硬質(zhì)作硬質(zhì) 點(diǎn)，試求該合金的點(diǎn)，試求該合金的 成分及硬度（已知成分及硬度（已知 條件：純鉛的硬度條件：純鉛的硬度 為為3HBS,純銻的硬純銻的硬 度約為度約為30HBS) 。 L L+sb L+pb Pb+sb 11.2 pb sb Sb% A B CE D X 1 0

3、 0 1 100 解：設(shè)該合金的成分為解：設(shè)該合金的成分為Xsb，則根據(jù)杠桿定律，則根據(jù)杠桿定律 W(sb)=(X-11.2)/(100-11.2)100%=5% 解得：解得：X=15.64 另一方法：另一方法： 5/95= (X-11.2)/(100-X) 解得：解得： X=15.64 則：則：W(pb)=1-15.64%=84.36% 所以，該合金的硬度為：所以，該合金的硬度為： 384.36%+3015.64%=7HBS 有形狀、尺寸相同的兩個(gè)有形狀、尺寸相同的兩個(gè) Cu-Ni Cu-Ni 合金鑄件，一個(gè)含合金鑄件，一個(gè)含 90% Ni 90% Ni ，另一個(gè)含，另一個(gè)含 50% Ni,

4、50% Ni,鑄后自然冷卻，問哪個(gè)鑄后自然冷卻，問哪個(gè) 鑄件的偏析較嚴(yán)重？鑄件的偏析較嚴(yán)重？ 答：含答：含 50% Ni50% Ni的的Cu-Ni Cu-Ni 合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí)合金鑄件偏析較嚴(yán)重。在實(shí) 際冷卻過程中，由于際冷卻過程中，由于冷速較快冷速較快，使得先結(jié)晶部分含高，使得先結(jié)晶部分含高 熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹埸c(diǎn)組元多，后結(jié)晶部分含低熔點(diǎn)組元多，因?yàn)楹?50% Ni50% Ni的的Cu-Ni Cu-Ni 合金鑄件合金鑄件固相線與液相線范圍比含固相線與液相線范圍比含 90% Ni90% Ni鑄件寬鑄件寬，因此它所造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，因此它所造成的化學(xué)成

5、分不均勻現(xiàn)象 要比含要比含 90% Ni90% Ni的的Cu-Ni Cu-Ni 合金鑄件嚴(yán)重。合金鑄件嚴(yán)重。 % sb w 6440 100%54.5% 6420 11 54.5%45.5% L L w ww 兩相的相對(duì)含量為： 解：解：1.相圖如圖所示。相圖如圖所示。 2.從相圖讀出從相圖讀出開始結(jié)晶開始結(jié)晶和和結(jié)晶終了溫度結(jié)晶終了溫度分別為分別為495和和350 液相成分液相成分為為 固相成分固相成分為為 ( )64% sb w ( )20% sb wL ( )64% sb w 107頁頁3-11 室溫組織室溫組織: : F F + + P P，500500 各相的相對(duì)量：各相的相對(duì)量：

6、Fe3C % 0.2 / 6.69 = 2.99 % F % 1 2.99 % = 97.01 % QFQP 0.02180.770.2 組成相為：組成相為： F和和Fe3C FFe3C 06.690.2 w（C)=0.2% 各組織組成物的相對(duì)量：各組織組成物的相對(duì)量： P % = ( 0.2 0.0218 ) / ( 0.77 0.0218 ) 23.8 % F % 1 23.8 % =76.2 % 130頁頁4-1 1 2 3 4 5 L L+ + P +P 0.6% 各相的相對(duì)量：各相的相對(duì)量： Fe3C % 0.6 / 6.69 = 8.97 % F % 1 8.97 % = 91.0

7、3 % 各組織組成物的相對(duì)量：各組織組成物的相對(duì)量： P % = ( 0.6 0.0218 ) / ( 0.77 0.0218 ) 77.3 % F % 1 77.3 % =22.7 % 室溫組織室溫組織: 400: 400 P + FeP + Fe3C CII 各組織組成物的相對(duì)量：各組織組成物的相對(duì)量： FeFe3 3C CII II% =( 1.20.77 )% =( 1.20.77 ) /( 6.690.77/( 6.690.77 ) ) 7 %7 % P % 17 % =93 %P % 17 % =93 % 各相的相對(duì)量：各相的相對(duì)量： FeFe3 3C CII II % 1.2 %

8、 1.2 /6.69 =18 %/6.69 =18 % F % 118 % =82 %F % 118 % =82 % 組成相為：組成相為： F和和Fe3C QP QFe3C 0.776.691.2 F Fe3C 06.691.2 3.5% 相的相對(duì)量計(jì)算相的相對(duì)量計(jì)算 6、亞共晶白口鐵、亞共晶白口鐵 ( Wc = 3.5% ) 1 2 3 4 3 3 3.5 100%52.3% 6.69 11 52.3%47.7% w FC ww FC 室溫組織組成物計(jì)算：室溫組織組成物計(jì)算： 6 6、亞共晶白口鐵、亞共晶白口鐵 ( Wc = 3.5% )( Wc = 3.5% ) 1 2 3 4 E 3.5

9、-2.11 100%=63.5% 4.3-2.11 1-63.5%=36.5% dd LLL www w 3 2.11-0.77 36.5% 100%8.3% 6.69-0.77 36.5-8.3%=28.2% Fe C P w w 亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵 ( Wc = 4.7% ) 3 3 4.7 100%70.3% 6.69 11 70.3%29.7% w FC ww FC 相的相對(duì)量計(jì)算相的相對(duì)量計(jì)算 室溫組織組成物計(jì)算：室溫組織組成物計(jì)算： 3 6.69-4.7 100%=83.3% 6.69-4.3 1-83.3%=16.7% dd LLL Fe C www w 亞共晶白口鐵亞共晶

10、白口鐵 ( Wc = 4.7% ) 130頁頁4-5 為了區(qū)分兩種弄混的鋼，工人分別將為了區(qū)分兩種弄混的鋼，工人分別將A、B兩塊碳兩塊碳 素鋼試樣加熱至素鋼試樣加熱至850 保溫后緩冷，保溫后緩冷， 金相組織分金相組織分 別為：別為： A試樣的先共析試樣的先共析鐵素體面積為鐵素體面積為41.6%，珠珠 光體面積為光體面積為 58.4%； B試樣的試樣的二次滲碳體面積為二次滲碳體面積為 7.3%，珠光體面積為珠光體面積為 92.7%； 設(shè)鐵素體和滲碳設(shè)鐵素體和滲碳 體的密度相同體的密度相同,鐵素體的含碳量為零，鐵素體的含碳量為零， 求求A、B兩兩 種碳素鋼的含碳量。種碳素鋼的含碳量。 方法一：杠

11、桿定律方法一：杠桿定律 解：設(shè)該鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為解：設(shè)該鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x%,則則 0.44x ( )0.44%w C 化簡得，化簡得， 所以，所以， A試樣試樣 1.2x ( )1.2%w C 化簡得，化簡得， 所以，所以， 解：設(shè)該鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為解：設(shè)該鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x%,則則 B試樣試樣 6.69 100%92.7% 6.690.77 x 58.4% 0.77%0.45% 92.7% 0.77%7.3% 6.69%1.2% C C w w A試樣: B試樣: 方法二：近似估算法方法二：近似估算法 C A% B% C% 1）過）過O作作A角對(duì)邊的平行線角對(duì)邊的平行線 2）求平行

12、線與）求平行線與A坐標(biāo)的坐標(biāo)的 截距得組元截距得組元A的含量的含量 O 3）同理求組元）同理求組元B、C的的 含量含量 5.1 三元合金相圖的表示方法三元合金相圖的表示方法 908070605040302010 10 20 30 40 50 60 70 80 9010 20 30 40 50 60 70 80 90 A% B% C% 1 (1)點(diǎn)：點(diǎn)： w(B)%=10% W(C)%=10% 908070605040302010 10 20 30 40 50 60 70 80 9010 20 30 40 50 60 70 80 90 A% B% C% 2 (2)點(diǎn)：點(diǎn)： w(B)%=20% W

13、(C)%=15% 908070605040302010 10 20 30 40 50 60 70 80 9010 20 30 40 50 60 70 80 90 A% B% C% 3 (3)點(diǎn)：點(diǎn)： w(B)%=30% W(C)%=15% 908070605040302010 10 20 30 40 50 60 70 80 9010 20 30 40 50 60 70 80 90 A% B% C% 4 (4)點(diǎn)：點(diǎn)： w(B)%=20% W(C)%=30% A% B% C% a1 a2 c2 c1 O2 O1 5.1 三元合金相圖的表示方法三元合金相圖的表示方法 a c 12 12 % % w ABaBaBaEC w CBcBcBcAE 908070605040302010