中職《金屬材料與熱處理》課后答案3 項(xiàng)目三

項(xiàng)目三鐵碳合金圖名詞解釋鐵素體奧氏體鐵碳合金相圖共析轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變鋼鑄鐵二、填空題1.鐵碳合金的室溫顯微組織由和兩種基本相組成。2.相圖是描述合金過(guò)程的狀態(tài)、溫度及成分之間關(guān)系的一種圖解。3.鐵碳合金在固態(tài)下的基本相有、、三種。4.碳溶解在中形成的固溶體稱(chēng)為鐵素體。5.碳溶解在中形成的固溶體稱(chēng)為奧氏體。6.滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)是，化學(xué)式為。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是。7.奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱(chēng)為，用符號(hào)表示。在常溫下的性能是很高，很差。8.根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及室溫組織的不同，鋼可分為、和。9.分別填寫(xiě)下列鐵碳合金組織的符號(hào):奧氏體、鐵素體珠光體。10.奧氏體對(duì)碳的溶解度，在727℃時(shí)溶解度是%，在1148℃時(shí)溶解度是%。三、選擇題1.碳溶于α-Fe晶格中所形成的間隙固溶體稱(chēng)為（）A.奧氏體B.滲碳體C.鐵素體D.珠光體2.碳溶于γ-Fe的晶格中形成的固溶體稱(chēng)為（）A.鐵素體B.奧氏體C.滲碳體D.馬氏體3.奧氏體是（）A.組織B.液相C.化合物D.固溶體4.奧氏體的最大的溶碳量為（）A.0.77%B.>1.0%C.1.0%D.2.11%、5.wc=4.3%碳的鐵碳合金具有（）A.良好的可鍛性B.良好的鑄造性C.良好的焊接性D.良好的熱處理性6.滲碳體的性能特點(diǎn)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7.鐵碳合金相圖上的1148℃線(xiàn)稱(chēng)為（）A.共析線(xiàn)B.固溶線(xiàn)C.共晶線(xiàn)D.晶格轉(zhuǎn)變線(xiàn)8.過(guò)共析鋼的室溫平衡組織是（）A.FB.PC.F+PD.P+Fe3CⅡ四、判斷題（）1.碳溶解在γ-Fe中形成的固溶體稱(chēng)為鐵素體。（）2.珠光體是單相組織。（）3.PSK線(xiàn)是共析轉(zhuǎn)變線(xiàn)。（）4.鋼鉚釘一般用低碳鋼制成。（）5.鋼適宜于通過(guò)壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過(guò)鑄造成形。（）6.白口鑄鐵在高溫時(shí)可以進(jìn)行鍛造加工。五、綜合題1.簡(jiǎn)述二元合金相圖的建立方法。2.繪制簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖，填出各區(qū)域的相和組織，并說(shuō)明各主要點(diǎn)和線(xiàn)的含義。3.根據(jù)Fe-Fe3C相圖，試分析wc=0.45%、wc=1.2%的結(jié)晶過(guò)程。4.試比較碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%、0.77%、1.2%三種鋼的力學(xué)性能有何不同。為什么?5.隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鋼的組織和性能有什么變化?參考答案：一、鐵素體：鐵素體是碳溶于α-Fe形成的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體。奧氏體：碳溶解于γ-Fe形成的間隙固溶體稱(chēng)為奧氏體。鐵碳合金相圖：Fe-Fe3C相圖是表示液態(tài)鐵碳合金在緩慢冷卻(或緩慢加熱)的條件下,不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。共析轉(zhuǎn)變：在一定溫度下,由一個(gè)固相同時(shí)析出與母相不同的兩個(gè)新相的轉(zhuǎn)變過(guò)程,稱(chēng)為共析轉(zhuǎn)變,有時(shí)也稱(chēng)共析反應(yīng)。共晶轉(zhuǎn)變：共晶轉(zhuǎn)變是指在一定的溫度下,由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出成分一定的兩個(gè)固相的反應(yīng)過(guò)程,也稱(chēng)共晶反應(yīng)。鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.0218%~2.11%(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在P、E點(diǎn)之間)的鐵碳合金稱(chēng)為鋼。鑄鐵：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.11%~6.69%(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在E點(diǎn)右邊)的鐵碳合金稱(chēng)為白口鑄鐵。二、1.鐵碳合金的室溫顯微組織由鐵素體和奧氏體兩種基本相組成。2.相圖是描述合金結(jié)晶過(guò)程的狀態(tài)、溫度及成分之間關(guān)系的一種圖解。3.鐵碳合金在固態(tài)下的基本相有,鐵素體、奧氏體和滲碳體三種。4.碳溶解在α-Fe中形成的固溶體稱(chēng)為鐵素體。5.碳溶解在γ-Fe中形成的固溶體稱(chēng)為奧氏體。6.滲碳體的化學(xué)式為Fe3C。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6.69%。7.奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱(chēng)為萊氏體，用符號(hào)Ld表示。在常溫下滲碳體的性能是硬度很高,塑性、韌性很差。8.根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及室溫組織的不同，鋼可分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵。9.分別填寫(xiě)下列鐵碳合金組織的符號(hào):奧氏體A、鐵素體F、珠光體P。10.奧氏體對(duì)碳的溶解度，在727℃時(shí)溶解度是0.77%，在1148℃時(shí)溶解度是2.11%。三、CBADBCCD四、××√√√×五、1.為了建立相圖,首先要測(cè)定合金系中一系列成分不同的相變溫度,即臨界點(diǎn)。然后,根據(jù)臨界點(diǎn)的數(shù)據(jù),畫(huà)出各種線(xiàn)條,形成該合金系的相圖。測(cè)定二元合金相圖的具體步驟如下:(1)臨界點(diǎn)的測(cè)定方法臨界點(diǎn)是表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生本質(zhì)變化臨界相變點(diǎn)。利用合金在相結(jié)構(gòu)變化時(shí),引起物理性能、力學(xué)性能及金相組織變化的特點(diǎn)來(lái)測(cè)定。臨界點(diǎn)的測(cè)定方法主要有:①動(dòng)態(tài)法:熱分析法、硬度法、膨脹法、電阻法、磁性法;②靜態(tài)法:金相法、X-ray衍射分析法。其中熱分析法是最常采用的方法。通常以熱分析法為主,其他方法配合使用。尤其對(duì)固態(tài)下轉(zhuǎn)變熱效應(yīng)很小的合金,常采用后幾種方法測(cè)定固態(tài)下相變臨界點(diǎn)。2.繪制簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖，填出各區(qū)域的相和組織，并說(shuō)明各主要點(diǎn)和線(xiàn)的含義。(2)特性線(xiàn)①液相線(xiàn)(ACD線(xiàn)):此線(xiàn)以上區(qū)域全部為液相,用L表示。金屬液冷卻到此線(xiàn)開(kāi)始結(jié)晶,在AC線(xiàn)以下從液相中結(jié)晶出奧氏體,在CD線(xiàn)以下結(jié)晶出滲碳體。②固相線(xiàn)(AECF線(xiàn)):結(jié)晶時(shí)固相的成分變化線(xiàn),金屬液冷卻到此線(xiàn)全部結(jié)晶為固態(tài),此線(xiàn)以下為固相。③共晶線(xiàn)(ECF線(xiàn)):在共晶線(xiàn)上金屬液冷卻到此線(xiàn)時(shí),將發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變,從金屬液中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的混合物,即萊氏體。共晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行的,溫度為1148℃。④共析線(xiàn)(PSK線(xiàn)):又稱(chēng)A1線(xiàn),當(dāng)鐵碳合金冷卻到此線(xiàn)時(shí),將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,從奧氏體中同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的混合物。共析反應(yīng)的產(chǎn)物是珠光體。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.0218%~6.69%之間的鐵碳合金冷卻至727℃時(shí)必將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變生成珠光體。3.亞共析鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.0218%~0.77%之間的鐵碳合金。合金Ⅱ?yàn)閬喒参鲣摗＝饘僭?點(diǎn)以上是液態(tài),當(dāng)金屬液冷卻到1點(diǎn)時(shí)從液相中開(kāi)始結(jié)晶出奧氏體,到2點(diǎn)結(jié)晶完畢,2點(diǎn)到3點(diǎn)間為單相奧氏體組織,當(dāng)冷卻到與GS線(xiàn)相交的3點(diǎn)時(shí)從奧氏體中開(kāi)始析出鐵素體。由于α-Fe只能溶解很少的碳,所以合金中大部分碳留在奧氏體中而使其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。隨著溫度的降低,析出的鐵素體量增多,剩余的奧氏體量減少,而奧氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)沿GS線(xiàn)增加。當(dāng)溫度降至與PS線(xiàn)相交于4點(diǎn)時(shí),奧氏體含碳量達(dá)到0.77%,此時(shí)剩余的奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變成珠光體。4點(diǎn)以下至室溫,合金組織不再發(fā)生變化。過(guò)共析鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.77%~2.11%之間的鐵碳合金。合金Ⅲ為過(guò)共析鋼。過(guò)共析鋼從1點(diǎn)冷卻到3點(diǎn)的過(guò)程與共析鋼和亞共析鋼相似,為奧氏體的結(jié)晶形成與冷卻。當(dāng)合金冷卻與ES線(xiàn)相交的3點(diǎn)時(shí),奧氏體中的溶碳量達(dá)到飽和,當(dāng)溫度下降時(shí),碳以二次滲碳體的形式析出,沿著奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布,繼續(xù)冷卻,二次滲碳體量不斷增多,奧氏體量不斷減少,剩余奧氏體的成分沿ES線(xiàn)變化,冷卻至與共析線(xiàn)PS相交的4點(diǎn)時(shí),剩余的奧氏體的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)正好達(dá)到共析鋼成分,發(fā)生共析轉(zhuǎn)變,形成珠光體組織。之后隨著溫度降低,鐵碳合金的組織基本不變。因此過(guò)共析鋼的室溫平衡組織為珠光體和二次滲碳體。4.在亞共析鋼中,隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,強(qiáng)度高的珠光體增加。強(qiáng)度低的鐵素體減少,因此強(qiáng)度隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%時(shí),鋼的組織全部為珠光體。珠光體的強(qiáng)度比較高,大小與細(xì)密程度有關(guān),越細(xì)越高,所以共析鋼的強(qiáng)度較高。但當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%<wc<0.9%時(shí),由于強(qiáng)度很低的、少量的、一般未連成網(wǎng)狀的Fe3CⅡ沿晶界出現(xiàn),合金的強(qiáng)度增加變慢;當(dāng)wc>0.9%時(shí),Fe3CⅡ增加且呈網(wǎng)狀分布在晶界處,導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度明顯下降。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步增加時(shí),強(qiáng)度不斷下降。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2.11%后,出現(xiàn)了Ld',此時(shí)強(qiáng)度降到最低值。再增加碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí),由于基體都為脆性很高的Fe3C,趨于Fe3C的強(qiáng)度(約20~30MPa)。5.由于硬度對(duì)組織形態(tài)不敏感,所以隨著鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,高硬度的滲碳體增加,低硬度的鐵素體減少,故鋼的硬度呈直線(xiàn)增加,而塑性、韌性不斷下降。由于強(qiáng)度對(duì)組織形態(tài)很敏感。在亞共析鋼中,隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,強(qiáng)度高的珠光體增加。強(qiáng)度低的鐵素體減少,因此強(qiáng)度隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高。鋼的塑性和韌性完全由鐵素體來(lái)提供,隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,使鐵素體量不斷減少,塑性和韌性顯著下降,當(dāng)基體為Fe3C后,塑性就降低到接近于零。