金属学与热处理答案.doc

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-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相和Fe3C相的相对量分别为wC=0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是-Fe和P，其组织可近似看做和共析转变完时一样，在共析温度下-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和的相对量分别为(2) wC=0.6%的合金在室温时平衡状态下相和Fe3C相的相对量分别为wC=0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是-Fe和P，在室温时组织中P和的相对量为(3) wC=1.2%的合金在室温时平衡状态下相和Fe3C相的相对量分别为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-Fe(碳的质量分数是0)和Fe3C(碳的质量分数是6.69%)，故(1) wC=3.5%的合金在室温时平衡状态下相和Fe3C相的相对量分别为因为刚凝固完毕时，初生相和Ld中碳的成分分别为2.11%和4.3%，所以刚凝固完毕时初生相和Ld的相对量分别为碳的成分为2.11%的初生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Fe3CII，每份相析出Fe3CII的量为现在初生相的量是36.53%，所以到共析温度析出的Fe3C相对于整体的相对量为因为合金中的初生相到共析温度析出Fe3C，初生相的相对量减少8.27%，余下的相在共析温度都转变为P，所以P的相对量为(2) wC=4.7%的合金在室温时平衡状态下相和Fe3C相的相对量分别为因为刚凝固完毕时，初生FeCI和Ld中碳的成分分别为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4-3 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：4-4 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4-5 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850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x1假设B试样中的碳含量为x24-6 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、含碳量相相对量：C%F%，Fe3C%二、含碳量组织：FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Ld LdLd+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Fe3C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%0.9%（因网状Fe3CII的存在）3、塑性、韧性：C%塑性、韧性。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、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-Fe3C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50100。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100200范围内。一般始锻温度为11501250, 终锻温度为750850。 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，铸铁主要是修复和焊补。5、在切削加工方面的应用 一般认为钢的硬度在160230HBS时，切削加工性能最好。6、在热处理工艺方面的应用 Fe-Fe3C相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据Fe-Fe3C相图确定的。二、Fe-