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二、合金相图自主测试
二、推断题（本大题共37小题，每小题1分，共37分）.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为
4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应【X】.合金元素在固态下彼此相互溶解或部分地溶解，而形成成分和性能匀称的固态合金称为金属化合物【X】.铁素体是碳溶解在Q-Fe中所形成的置换固溶体【X】.铁素体是碳溶解在Y・Fe中所形成的间隙固溶体【X】.渗碳体是一种不稳定化合物，简单分解成铁和石墨[X].GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开头线，通称Acm线【X】.奥氏体是碳溶解在丫-Fe中所形成的间隙固溶体【/】.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线【/】.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线【X】.奥氏体是碳溶解在丫-Fe中所形成的置换固溶体【X】H.在Fe-Fe3c相图中的ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通常称为A3线【X】.共析钢结晶的过程是L—L+A—A—P【/】.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开头线，通称A1线【X】.铸铁在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体【/】.铁素体是碳溶解在o-Fe中所形成的间隙固溶体【/】.过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成【X】.过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和二次渗碳体组成【/】.奥氏体是碳溶解在o-Fe中所形成的间隙固溶体【X】.ES线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开头线，通称Acm线【X】.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开头线，通称A3线【/】.金属化合物的性能特点时硬度高，熔点低、脆性大【X】.在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在削减【X】.合金中各组成元素的原子按肯定比例相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质称为固溶体JX】.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为
0.77%的铁碳合金才能发生共析反应【X】.在亚共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量削减，而铁素体量在增多【X】.铁碳合金的室温的相组成为铁素体和渗碳体【/】.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量削减，而铁素体量在增多【X】.一个合金的室温组织为q+BI【+（Q+B）它由三相组成【X】.亚共析钢的冷却转变过程是L-L+A-A-A+Fe3CH-P+Fe3CH[X].45钢冷却过程中组织转变是L-L+A-AfA+F-P+F【/】.过共析钢结晶的过程是L—-L+A—-*A—-*A+Fe3CII--P+Fe3CIIo【/】.T12钢冷却过程中组织转变是L—-L+A--A—fA+Fe3CH-—P+Fe3CII.【/】.莱氏体的含碳量为
6.69%[X].珠光体的含碳量为
0.77%【/】.珠光体的含碳量为
6.69%[X].铁素体是碳在rFe中的间隙固溶体【X】.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成【X】
三、试验题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）L试验中观看了20钢、45钢、T8钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称，分析比较三种钢的力学性能（ob、HB、
6、ok）（15分）答；
（1）金相照片对应的钢号及各组织如下图2三种钢的力学性能比较如下:ob和HB由大到小依次为T84520G和ak由大到小依次为:2045T
82.试验中观看了工业纯铁、45钢、T12钢金相组织，其金相照片如下，试指出各照片的钢号，并用箭头标明图中各组织名称10分，并计算T12钢中珠光体和Fe3cli的相对含量10分答；1金相照片对应的钢号及各组织如下图2计算T12钢中珠光体和Fe3CH的相对含量mp=/*10096=93%mFe3C=1-93%=7%
四、简答题本大题共24小题，每小题10分，共240分1•依据铁碳合金相图填表.合金中固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？在结构上固溶体的晶体结构与溶剂的结构相同，而金属间化合物的晶体结构不同于组成它的任一组元，它是以分子式来表示其组成在性能上形成固溶体和金属间化合物都能强化合金，但固溶体的强度、硬度比金属间化合物低，塑性、韧性比金属间化合物好，也就是固溶体有更好的综合机械性能.铁碳合金中基本相有哪几相？铁碳合金中基本相有3个铁素体F，奥氏体A，渗碳体Fe3C4铁碳合金中基本组织是哪些？并指出哪个是单相组织、哪个是双相混合组织铁碳合金中基本组织有6个:FAFe3CPLdLd单相组织有3个:FAFe3c双相混合组织有3个:PLd;Ld5•试写出T12钢冷却时的结晶过程转变表达式，计算该钢在室温下的组织组成物的相对百分含量，并估算此钢的大致硬度已知珠光体的大致硬度是240HB渗碳体的大致硬度是800HB1结晶过程转变表达式L-L+A-A-A+Fe3CII-P+Fe3CII2T12钢室温下组织为PFe3C计算珠光体和二次渗碳体的相对百分含量
0.
771.
26.67・•11mp=/*100%=93%mFe3c=1-93%=7%pFe3C3此碳钢的大致硬度为:93%*240+7%*800=
279.2HB.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下第一块珠光体占40%铁素体60%其次块珠光体占95%二次渗碳体占5虬试问它们的含碳量约为多少？铁素体含碳量可思略不计第一块Wc=4096*
0.77%=
0.308%其次块Wc=95%*
0.77%+5%*
6.67%=
1.08%.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称共晶反应LE®LdA+Fe3C0产物名称高温莱氏体共析反应AS®PF+Fe3C产物名称珠光体.请填写出Fe—Fe3c相图上1-7处的组织1L+A；2L+Fe3CI；3A；4P+F；5P+Fe3CII；6Ld+P+Fe3cli；7Ld+Fe3cI.试分析含碳量为
0.6%的铁碳含金在室温下相的相对含量和组织相对含量1室温下组织为P和F
00.
60.77।11mp=O.6/
0.77*100%=78%mF=l-78%=22%FP2室温下相为F和Fe3co
0.
66.67iiImF=/
6.67*100%=9196mFe3c=l-91%-9%FFe3c.结合Fe-Fe3c相图指出Al、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思A1即PSK线，共析转变线，在这条线上发生共析转变，转变产物为珠光体A3即GS线，奥氏体冷却时析出铁素体的开头线Acm即ES线，碳在奥氏体中的溶解度曲线.试计算退火状态的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量，并估算此碳钢的大致硬度已知珠光体的大致硬度是240HB渗碳体的大致硬度是800HB门0钢室温下组织为PFe3C计算退火状态的T10钢珠光体和二次渗碳体的相对含量077L
06.67।।Imp=/*100%=96%mFe3C=1-96%=4%pFe3C2此碳钢的大致硬度为96%*240+4%*800=
262.4HB.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下第一块珠光体占30%铁素体70%；其次块珠光体占93%二次渗碳体占7虬试问它们的含碳量约为多少？铁素体中含碳量可忽视不计本题答案1第一块Wc=30%*
0.77%=
0.23%2其次块Wc=80%*
0.77%+20%*
6.67%=
1.2%.一块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下珠光体占40%铁素体60%请问它的含碳量约为多少？试写出该钢在冷却过程中的组织转变表达式铁素体含碳量可忽视不计本题答案1此钢含碳量大约为Wc=40%*
0.77%=
0.308%2转变表达式L-L+A-A-A+F-P+F.依据Fe-Fe3c相图计算20钢和T12钢室温下组织组成物的相对质量百分比铁素体含碳量忽视不计本题答案120钢室温下组织为P和F
00.
20.77।11mp=
0.2/
0.77*100%=21%mF=1-21%=79%FPT12钢室温下组织为P和Fe3c
0.
771.
26.67・•11mp=/*100%=93%mFe3C=1-93%=7%pFe3c
15.依据Fe-Fe3c相图计算60钢和T10钢室温下组织组成物的相对质量百分比10分铁素体含碳量忽视不计160钢室温下组织为P和F
00.
60.77।11mp=
0.6/
0.77*100%=78%mF=1-78%=22%FPT10钢室温下组织为P和Fe3c077L
06.67•।।Imp=/*100%=96%mFe3C=pFe3C
16.45钢退火状态，已知其珠光体硬度240HB试计算45钢的硬度并估算其强度1室温下组织为P和F
00.
450.77•11mp=
0.45/
0.77*100%=58%mF=1-58%=42%FP2此碳钢的大致硬度为:58%*240+42%*80=
172.8HB3此碳钢的大致强度为ob=
3.5x
172.8=605MPa.某退火态的碳钢，经金相分析，其组织为珠光体和二次渗碳体，二次渗碳体约占
7.5%问此钢材含碳量大约是多少？可能是哪种牌号的钢？1此钢含碳量大约为:Wc=
92.5%*
0.77%+
7.5%*
6.67%=
1.212%2可能是T12钢.试计算20钢退火态室温下组织相对含量，并估算其硬度已知铁素体的硬度80HB珠光体的硬度240HBo20钢1室温下组织为P和F
00.
20.77।।Imp=
0.2/
0.77*100%=21%mF=1-21%=79FP2大此钢致硬度为:21%*240+79%*80=
113.6HB.铁碳合金室温基本相有哪几相？铁碳合金室温基本组织是哪些？1室温基本相F和Fe3c2室温基本组织FPFe3CLd.下图为铁碳合金相图，请回答下列问题共10分1相图中液相线为，固相线为2分2图中ECF线为线，成分在EF范围间的合金在℃会发生反应，反应产物叫4分3图中PSK线为线，成分在PK范围间的合金在℃会发生反应，反应产物叫4分本题答案1ACDAECF2共晶，1148共晶，高温莱氏体3共析，727共析，珠光体.已知A熔点600℃与B500℃在液态无限互溶；在固态300c时A溶于B的最大溶解度为30%室温时为10%但B不溶于A；在300℃时，含40%B的液态合金发生共晶反应现要求1作出A-B合金相图；2分析20%A45%A80%A等合金的结晶过程，并确定室温下的组织组成物和相组成物的相对量本题答案⑴2结晶过程组织转变表达式20%A合金结晶过程组织转变表达式L-L-L+B-B+A45%A合金结晶过程组织转变表达式L-L+B-A+0+p+A80%A合金结晶过程组织转变表达式L+A-A+A+B20%A合金如图中
①合金在1点以上全部为液相，当冷至1点时，开头从液相中析出a固溶体，至2点结束，2〜3点之间合金全部由a固溶体所组成，但当合金冷到3点以下，由于固溶体a的浓度超过了它的溶解度限度，于是从固溶体a中析出二次相A因此最终显微组织a+AIImAII=90-80/90*100%=11%ma=1-A%=89%相组成物a+AmA=90-80/90*100%=11%ma=1-A%=89%45%A合金如图中
②；合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开头从液相中析出a固溶体，此时液相线成分沿线BE变化，固相线成分沿BD线变化，当冷至2点时、液相线成分到达E点，发生共晶反应，形成A+a共晶体，合金自2点冷至室温过程中，自中析出二次和AH因而合金
②室温组织AII+a+A+a相组成物:A+a组织mA+a=70-55/70-40*100%=50%ma=[1-mA+a]*70/100*100%=50%X70%X100%=35%AII=1-mA+a-ma=1-50%-35%=15%相mA=（90-55）/90*100%=50%ma=1-A%=50%80%A合金如图中
③合金在1点以上全部为液相，冷至1点时开头从液相中析出A此时液相线成分沿AE线变化，冷至2点时，液相线成分到达点，发生共晶反应，形成（A+a）共晶体，因而合金
③的室温组织A+（A+a）相组成物A+a组织mA=（40-20）/40*100%=50%m（A+a）=1-A%=50%相A=（90-20）/90*100%=78%a=1-A%=22%.某合金相图如图所示1）试标注
①一
④空白区域中存在相的名称；....2）指出此相图包括哪几种转变类型；3）说明合金I的平衡结晶过程及室温下的显微组织答1）
①L+丫
②丫+B
③B+9+B）
④B+QH2）匀晶转变；共析转变3）合金
①在1点以上全部为液相，冷至1点时开头从液相中析出丫固溶体至2点结束2〜3点之间合金全部由丫固溶体所组成3点以下开头从丫固溶体中析出固溶体冷至4点时合金全部由固溶体所组成4〜5之间全部由固溶体所组成冷到5点以下，由于固溶体的浓度超过了它的溶解度限度从中析出其次相0固溶体，最终得到室稳下的显微组织a+pil.有外形、尺寸相同的两个Cu-Ni合金铸件，一个含90%Ni另一个含50%Ni铸后自然冷却，问哪个铸件的偏析较严峻？答含50%Ni的Cu-Ni合金铸件偏析较严峻在实际冷却过程中，由于冷速较快，使得先结晶部分含高熔点组元多，后结晶部分含低熔点组元多，由于含50%Ni的Cu-Ni合金铸件固相线与液相线范围比含90%Ni铸件宽，因此它所造成的化学成分不匀称现象要比含90%Ni的Cu-Ni合金铸件严峻.依据Fe-Fe3c相图，说明产生下列现象的缘由1）含碳量为
1.0%的钢比含碳量为
0.5%的钢硬度高；2）在室温下，含碳
0.8%的钢其强度比含碳
1.2%的钢高；3）在1100C含碳
0.4%的钢能进行锻造，含碳
4.0%的生铁不能锻造；4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用
60、
65、
70、75等钢制成）；5）钳工锯T8T10T12等钢料时比锯1020钢费劲，锯条简单磨钝；6）钢相宜于通过压力加工成形，而铸铁相宜于通过铸造成形本题答案1）含碳量为
1.0%的钢比含碳量为
0.5%的钢硬度高；钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬脆相，因此含碳量为
1.0%的钢比含碳量为
0.5%的钢硬度高2）在室温下，含碳
0.8%的钢其强度比含碳
1.2%的钢高；由于在钢中当含碳量超过
1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降因此含碳
0.8%的钢其强度比含碳
1.2%的钢高3）在1100℃含碳
0.4%的钢能进行锻造，含碳
4.0%的生铁不能锻造；在1100C时-，含碳
0.4%的钢的组织为奥氏体，奥氏体的塑性很好，因此适合于锻造；含碳
4.0%的生铁的组织中含有大量的渗碳体，渗碳体的硬度很高，不适合于锻造4）绑轧物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物却用钢丝绳（用
60、
65、
70、75等钢制成）;绑轧物件的性能要求有很好的韧性，因此选用低碳钢有很好的塑韧性，镀锌低碳钢丝；而起重机吊重物用钢丝绳除要求有肯定的强度，还要有很高的弹性极限，而
60、
65、
70、75钢有高的强度和高的弹性极限这样在吊重物时不会断裂5）钳工锯T8T10T12等钢料时比锯1020钢费劲，锯条简单磨钝；T8T10T12属于碳素工具钢含碳量为
0.8%
1.0%
1.2%因而钢中渗碳体含量高钢的硬度较高;而1020钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T8T10T12等钢料时比锯1020钢费劲，锯条简单磨钝6）钢相宜于通过压力加工成形，而铸铁相宜于通过铸造成形答由于钢的含碳量范围在
0.02%~
2.1攸之间，渗碳体含量较少，铁素体含量较多，而铁素体有较好的塑韧性，因而钢相宜于压力加工；而铸铁组织中含有大量以渗碳体为基体的莱氏体，渗碳体是硬脆相，因而铸铁相宜于通过铸造成形
五、单选题（本大题共19小题，每小题1分，共19分）L铁素体是碳溶解在（A）中所形成的间隙固溶体A.ci-FeB.y-FeC.6-FeD.p-Fe.奥氏体是碳溶解在（B）中所形成的间隙固溶体A.a-FeB.y-FeC.6-FeD.p-Fe.渗碳体是一种（B）A.固溶体B.金属间化合物C.机械混合物D.非金属化合物.在Fe-Fe3c平衡相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（C）A.2%%%%A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属.在Fe-Fe3c相图中，ES线也称为（D）.在Fe-Fe3c相图中，GS线也称为（C）.在Fe-Fe3c相图中共析线也称为（D）A.固溶体B.金属化合物C.机械混合物D.单相组织金属.在Fe-Fe3c相图中，PSK线也称为（B）A.共晶线B.共析线C.A3线D.Acm线.Fe-Fe3c平衡相图中，共析线的温度为（D）A.724℃B.725℃C.726℃D.727℃.在铁碳合金平衡相图中，共析钢的含碳量为（B）％%%%.依据Fe-Fe3c平衡相图，含碳量为
3.0%的合金平衡冷却至750℃时的组织为（C）A.P+Fe3cII+LdB.A+Fe3CII+LdC.A+Fe3CII+LdD.P+Fe3cII+Ld.40钢中，珠光体的含量大约（C）A.20%B.35%C.50%D.70%.固溶体的晶体结构（A）A.与溶剂相同B.与溶质相同C.为其他晶型D.都有可能.依据Fe-F63c平衡相图，含碳量为
3.0%的合金平衡冷却至室温的组织为（D）A.P+Fe3cII+LdB.A+Fe3cII+LdC.A+Fe3CII+LdD.P+Fe3cII+Ld.依据Fe-Fe3c平衡相图，含碳量为
4.3%的合金平衡冷却至室温的组织为（C）A.P+Fe3cII+LdB.A+Fe3CII+LdC.LdD.Ld.共晶成分的铁碳合金发生共晶反应时，其反应式为（C）A.L+F-AB.AfF+Fe3cC.L-A+Fe3CD.A-P.铁素体的机械性能特点是（C）A.强度高、塑性好、硬度低B.强度低、塑性差、硬度低C.强度低、塑性好、硬度低D.强度高、塑性好、硬度低
六、填空题（本大题共13小题，每小题2分，共26分）.依据溶质原子在溶剂晶格中分布状况的不同，可将固溶体分为（置换固溶体）和（间隙固溶体）.相是指合金中具有相同的（物理和化学性能），并与其他部分以（界面）相分开的匀称全都的组成部分.合金的基本相结构有（固溶体）和（金属间化合物）两种类型.珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物.碳溶解在（a-Fe）中所形成的（固溶体）称为铁素体.在Fc-Fc3c相图中，共晶点的含碳量为（
4.3%）共析点的含碳量为（
0.77%）.低温莱氏体是（珠光体）和（渗碳体）组成的机械混合物.高温莱氏体是（奥氏体）和（渗碳体）组成的机械混合物.在Fe-Fe3c相图中，共晶转变温度是
（1148）℃共析转变温度是
（727）.碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化，在1148℃时溶解度为（
2.11）%在727℃时达（
0.77）%.填写下列组织的符号奥氏体（A）、铁素体F、渗碳体Fe3c和珠光体（P）.奥氏体和渗碳体组成的共晶组织称为（高温莱氏体），其含碳量为（
4.3）%.碳在o・.Fe中的固溶体称为（铁素体），在丫-Fe中的固溶体称为（奥氏体）钢号温度℃显微组织温度℃显微组织温度℃显微组织20700F+P800F+A920A45700F+P750F+A850AT12700P+Fe3c780A+F63c920A。
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