-金属学与热处理答案

1、第4章习题4-1分析wc=0.2%、wc=0.6%、wc=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含 量。解：在室温下，铁碳合金的平衡相是 a-Fe（碳的质量分数是0.008%）和Fe3C（碳的质量分数是6.69%），故（1） wc=0.2%的合金在室温时平衡状态下a相和Fe3C相的相对量分别为:% = 6.69-0.2100% =97.13%6.69 0.008Fe3C% =1 -97.13% =2.87%wc=0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是a -Fe和P,其组织可近似看做和共析转变完时 一样，

2、在共析温度下 a -Fe碳的成分是0.0218%, P的碳的成分为0.77%,故wc=0.2%的合 金在室温时组织中 P和a的相对量分别为0.2-0.0218 P%100% =23.82%0.77-0.0218：% =1 - 23.82% = 76.18%wc=0.6%的合金在室温时平衡状态下 a相和Fe3C相的相对量分别为:%100% =91.14%6.69 0.008Fe3C% =1 -91.14% =8.86%wc=0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是a -Fe和P,在室温时组织中 P和a的相对量为P%100% =77.28%0.77 0.0218： % =1 -77.28% =22.

3、72%w c=1.2%的合金在室温时平衡状态下a相和Fe3C相的相对量分别为:% 100% =82.16%6.69- 0.008FqC% =1 -82.16% =17.84%wc=1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是P和Fe3C，在室温时组织中 P的相对量为P%100% =92.74%6.69- 0.77Fe3C% =1 -92.74% =7.3%4-2分析wc=3.5%、wc=4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程，画出冷却 曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。解：wc=3.5%的铁碳合金在室温平衡相是a-Fe（碳的质量分数是 0）和FesC（碳的

4、质量分数是6.69%），故（1） wc=3.5%的合金在室温时平衡状态下a相和FesC相的相对量分别为6.69 3.5:%100% =47.68%6.69Fe% =1 -47.74% =52.32%因为刚凝固完毕时，初生 丫相和Ld中碳的成分分别为 2.11%和4.3%，所以刚凝固完毕 时初生丫相和Ld的相对量分别为4 3 _3 5% =_ 35 100% =36.53%4.32.11Ld % =1 -36.53% =63.47%Ld % =Ld % =63.47%碳的成分为2.11%的初生丫相从共晶温度冷却到共析温度后，它的成分变为0.77%，在冷却过程中它析出 FqCii，每份丫相析出Fe

5、sCii的量为2.11 - 0.77Fe3C %22.64%6.69 -0.77现在初生丫相的量是36.53%，所以到共析温度析出的Fe3C相对于整体的相对量为FC% =36.53% 22.64% =8.27%因为合金中的初生 丫相到共析温度析出Fqc,初生丫相的相对量减少8.27%，余下的丫相在共析温度都转变为 P,所以P的相对量为P% =36.53% -8.27% =28.26%wc=4.7%的合金在室温时平衡状态下a相和Fe3C相的相对量分别为6 694 7:%100% =29.74%6.69Fe3C% =1 -29.78% =70.26%因为刚凝固完毕时，初生FeC|和Ld中碳的成分分

6、别为 6.69%和4.3%，所以刚凝固完毕时初生FeCi和Ld的相对量分别为4.7 4.3Fe3Ci %100% =16.74%6.69 4.3Ld % =1 -16.74% =83.26%Ld % = Ld % =83.26%4-3计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量。解:2 110 77足汕抵心丁22.64%Fe35i % 二0.0218 =0.33%6.694-4分别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：共晶渗碳体含量Fe3C共晶%4.3-2.116.69 2.11= 47.82%共晶 =1 47.82% =52.18%2 11 _0 77Fe3CII

7、 % =52.18%11.81%6.69- 0.77 0.770.0218Fe3C共析 =(52.18% 11.81%)4.52%6.69 0.02184-5为了区分两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A、B两块试样，加热至 850C保温后以极缓慢的速度冷却至室温，观察金相组织，结果如下：A试样的先共析铁素体面积为41.6%，珠光体的面积为 58.4%。B试样的二次渗碳体的面积为7.3%，珠光体的面积为 92.7%。设铁素体和渗碳体的密度相同，铁素体中的含碳量为零，试求A、B两种碳钢含碳量。解：假设A试样中的碳含量为 X1x, 0.0218P% 1100% =58.4%0.77-0.0218为=

8、45.87%假设B试样中的碳含量为x26.69 x2P% 100% =92.7%6.69- 0.77X2 =1.20%4-6利用Fe-Fe3C相图说明铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系。答：一、含碳量一相相对量：C% F% J, Fe3C% f二、含碳量 一组织：FtF+PtPtP+Fe3Ci|f P+Fe3Cii+LdLdLd+Fe3CiiFe3C三、含碳量与力学性能间的关系 1、硬度：取决于相及相对量。 随碳含量的增加，由于硬度高的FesC增多，硬度低的F减少,合金的硬度呈直线关系增大，由全部为F的硬度约80HB增大到全部为Fe3C时的约800HB。2、强度:C% 4 0.9%因网状 F

9、esCii 的存在）3、塑性、韧性：C% f f塑性J、韧性J。4-7 Fe-Fe3C 相图有哪些应用，又有哪些局限性？答：一、 Fe-Fe3C 相图的应用1、在钢铁材料选用方面的应用建筑结构和各种型钢 需用塑性、韧性好的材料，选用碳含量较低的钢材。机械零件 需要强度、塑性及韧性都较好的材料，应选用碳含量适中的中碳钢。工具 要用硬度高和耐磨性好的材料，则选碳含量高的钢种。纯铁 强度低， 不宜用做结构材料， 但由于其导磁率高 , 矫顽力低， 可作软磁材料使用， 例如做电磁铁的铁芯等。白口铸铁 硬度高、脆性大，不能切削加工，也不能锻造，但其耐磨性好，铸造性能优 良，适用于作要求耐磨、 不受冲击、

10、形状复杂的铸件， 例如拔丝模、 冷轧辊、 货车轮、 犁铧、 球磨机的磨球等。2、在铸造工艺方面的应用根据Fe-FesC相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50100C。从相图上可看出， 纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好， 它们的凝固温度区间最小， 因而流 动性好，分散缩孔少，可以获得致密的铸件， 所以铸铁在生产上总是选在共晶成分附近。在 铸钢生产中，碳质量分数在0.15%0.6%之间，因为这个范围内钢的结晶温度区间较小，铸造性能较好。3、在热锻、热轧工艺方面的应用钢处于奥氏体状态时强度较低， 塑性较好， 因此锻造或轧制选在单相奥氏体区进行。 一 般始锻、始轧温度控制在固相线以下 100200C范围内。一般始锻温度为 11501250C ,终 锻温度为750850C。4、在焊接工艺方面的应用 随着含碳量的增加，可焊性变差，故焊接用钢主要是低碳钢和低合金钢，铸铁主要是