材料科学基础-第4次作业

1、四、二元相图1. ferrite 铁素体。碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体austenite奥氏体。碳溶入-Fe形成的间隙固溶体称为奥氏体， FCC结构。 cementite渗碳体。即 ，是一种中间相，具有正交结构的间隙化合物。 pearlite 珠光体。和 呈片层相间分布的组织，经抛光腐蚀后在显微镜下 观察很像指纹并有珍珠光泽。ledeburite莱氏体。铁碳相图中共晶转变后的产物，是和 的机械混合物2. Analyze the transformations experienced by a Fe-C alloy containing 3.5% carbon as it is slo

2、wly cooled from the liquid to room temperature. (1) Determine the microstructures at 1149 , 1147 , 728, 726 and 20. (2) Calculate the relative amount of each phase present in term of mass fraction. (3) Calculate the relative amount of each microstructure in term of mass fraction.Solution1) 1149 1147

3、 728726 20L+ +Le+LeP+P+2)3)3. 计算变态莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体和共析渗碳体的含量解:变态莱氏体中精品共晶反应完成后时，4. 组元 A 和 B 在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与 A、B 不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据：含B量液相线温固相线温（wt%.%）度（）度（）01000209007504076575043750509307506310408085064090640100800（a）画出平衡相图，并注明个区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合 物的分子式（原子量 A=28，B=24）。（b）100kg的含 20wt.%B

4、的合金在 800平 衡冷却到室温，最多能分离出多少纯 A 。精品（a）如图，a点，纯 A ，；b点，c点，d点，e点，纯 B ，解:中间相为。（b）由图中虚线可知，在范围，液相成分沿液相线变化，析出 A。设刚到 时，析出 A 的质量为，剩余液相 L 质量为 100-53.5=46.5kg，在发生共晶反应析出,设共晶反应析出 A 质量为 ，最多能分理出纯 A 的质量为5. 如图的二元合金相图，（1）分析 5.5%Cu 合金和 5.8%Cu 合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时的 组织特点；（2）Al 为 fcc 结构，图中的 相为何种晶体结构？（ 3） 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金

5、的成分范围。（4） 设 X 合金平衡凝固完毕时的组织为 初晶 +（ + ）共晶，其中 初晶占 80%，则此合金中组元的含量是多少？（ 5） 绘出 T=560温度时各相的自由能 -成分曲线示意图。精品解:(1)5.5%：平衡结晶： L L+ + , 不发生共晶反应，室温下和析出 的量可用杠杆定律计算。快速冷却不平衡结晶 Cu 可能超过 5.65%发生共晶反应。5.8%Cu：发生共晶反应，可用杠杆定律计算相对含量。L L+ L+( + ) +( + ) +( + )+ (2)为端际固溶体，与 Al 结构相同， FCC 结构 ( 3)变形合金 05.65%；铸造合金 33.2%附近。(4)(5)如图

6、，精品固溶体合金的相图如图所示， 试根据相图确定： (a) 成分为 40%B 的合金首先凝固出来的固体成分； (b) 若首先凝固出来的固体成分含 60%B，合金的成分为多少？ (c) 成分为 70%B 的合金最后凝固的液体成分； (d) 合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有 40%B，固体含有 80%B，此时液体和固体解：( a)80%； ( b) 20%； (c)20%；(d)五,三元相图1. 某三元合金 K 在温度为 t1时分解为 B组元和液相，两个相的相对量 WB/WL =2。已知合金中 A 组元和 C组元的重量比为 3，液相含 B量为 40%，试求合 金 K 的成分。解： WB/

7、W L = 2，WB1=66.7%，WL=33.3%L中 B ， WB2=33.3%*40%=13.32%。 WB= WB1 +WB2=80.02%A/C=3 ，WA= WL*0.75=33.3%*0.75=14.97%WC= W L*0.25=33.3%*0.25=4.99%合金 K 的成分为：A 14.97%； B 80.02%； C 4.99%。精品2. 成分为 40%A、30%B和 30%C的三元系合金在共晶温度形成三相平衡， 三相成分如下:精品 计算液相、 相和 相各占多少分数；试估计在同一温度 相和 相 的成分同上，但各占 50%时合金的成分。解： 设液相、相和 相各占 x,y,z

8、.50%x+85%y+10%z=40% Ax=10.5%40%x+10%y+20%z=30% By=34.2%10%x+5%y+70%z=30% Cz=55.3%所以，液相占 10.5%，相 34.2%，相 55.3%；WA=50%*85%+50*10%=47.5%WB= 50%*10%+50*20%=15%WC= 50%*5%+50*70%=37.5%所以，合金成分为 A 47.5%， B 15%， C 37.5%。3. 说明三元相图的变温截面、等温截面、投影图的作用及局限性。答：（1）变温截面，垂直界面图。有助于了解凝固过程中的相变温度。但不可以在 两相区内使用杠杆定律计算平衡相的相对量， 液固相线仅是垂直截面与立体相图 的相区分界面的交线，并不是两相成分变化线。（2）等温截面，水平界面图。可分析不同成分三元合金所处相的状态。但只能 反映当前温度下的状态，不能清楚反应凝固及相变化过程。（3）投影图，是分析合金加热或冷却过程的有效工具，根据一系列等温