二元相图-题库(14学)

名词解释

1.匀晶转变：

2.包晶转变：

3.平衡凝固：

4.伪共晶：

5.非平衡共晶：

6.共晶转变：

7.偏晶转变：

8.共析反应：

9.包析转变：

10.熔晶转变

11.合晶转变：

12.一次相或初生相；

13.二次相或次生相

14.扩散退火：

15.离异共晶：

16.钢

17.铸铁

18.奥氏体:

19.莱氏体：

20.珠光体：

21.三次渗碳体

22.调幅分解

23.成分过冷

24.枝晶偏析

25.正偏析

26.宏观偏析

概念辨析题

1、共晶转变与共析转变

2、奥氏体与铁素体的异同点：

3、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。

4、稳定化合物与不稳定化合物

5、均匀形核与非均匀形核

6、平衡凝固与非平衡凝固

7、光滑界面与粗糙界面

8、钢与铸铁

9、热过冷与成分过冷

10、一次相与二次相

11、伪共晶与离异共晶

12、正偏析与反偏析

相图题

一、相图题(20分)

1．画出Fe-Fe 3C 相图，填出各区的组织组成物。(6分)

2．分析含碳O.65％的铁碳合金的平衡结晶过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。(8分)

3．用杠杆定律计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的量。(6分)

C e F -e F 3相图为

二、相图题(22分)

1_画出 相图，填出各区域的组织组成物。(6分) 2．分析含碳0.4％的铁碳合金的平衡结晶过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示 意图。(8分)

3．用杠杆定律计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的量。(8分)

C e F -e F 3

三、相图题(25分)

1．画出相图，标出重要点的温度与含碳量，填出各区域的组织组成物。 (7分) 2．分析含碳3.5％的铁碳合金的平衡凝固过程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。(10分)

3．用杠杆定律计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的量。(8分)

四、相图题

1、Fe—Fe3C相图，结晶过程分析及计算

1）分析含碳0.53～0.77％的铁碳合金的结晶过程，并画出结晶示意图。

2）计算室温下亚共析钢（含碳量为x）的组织组成物的相对量。

3）分析含碳0.77～2.11％的铁碳合金的结晶过程。

4）计算室温下过共析钢（含碳量为x）的组织组成物的相对量。

5）分析共析钢的结晶过程，并画出结晶示意图。

6)计算含碳3.0%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量。

五、根据下图所示的i T

-e

F二元相图：(8分)

L．写出在1291℃、1319℃、1086℃、590℃发生的三相平衡反应的反应式；2．叙述含i T为60％的i T

-e

F合金从高于液相线的温度平衡冷却过程中的各种转变(可用热分析曲线表示)，并写出该合金的室温组织。

C

e F-e F

3

1．写出在1495℃、1154℃、1148℃和727℃发生的三相平衡反应的反应式；

2．按亚稳态相图，叙述含碳量为O.4％的C -e F 合金从高于液相线温度平衡冷却到室温

时，发生的两相和三相平衡转变(可用热分析曲线表示)，并画出室温组织的示意图；

3．计算含碳量为 1.5％的C -e F 合金中二次渗碳体的百分数。

七、在如图所示的Ag —Cd 二元相图中，当温度为736℃、640℃、590℃、440℃和

230℃时分别会发生什么样的三相平衡反应?写出反应式。(5分)

1．写出在1495℃、1154℃、1148℃、738℃和727℃发生的三相平衡反应的反应式。

2．画出含碳量为1．2％的过共析钢在室温下的平衡组织，并计算其中二次渗碳体的百

分数。

3．含碳量为3．5％的亚共晶白口铸铁在从液相平衡冷却到室温时会发生什么三相平衡反

应和两相平衡反应(可用热分析曲线表示)?室温下该成分的铸铁中有没有二次渗碳体?如

果有的话，计算其百分数。

九、如图所示的n S -u C 二元相图中，在水平线I 、Ⅱ、V 、Ⅵ、X 上各发生什么三

相平衡反应?写出相应的反应式。(5分)

十、根据所示的铁碳平衡相图，回答以下问题(10分)

1．在C -e F 系中有几种类型的渗碳体?分别说出这些渗碳体的形成条件，并描述在平衡凝固条件下这些不同类型渗碳体的形貌(可用示意图表示)。

2．画出含碳量为O ．4％的亚共析钢在730℃和720℃平衡组织的示意图，并计算其中珠光体的百分数。

3．含碳量为3．5％的亚共晶白口铸铁在从液相平衡冷却到室温时会发生什么三相平衡反 应和两相平衡反应(可用热分析曲线表示)?

十一、画出下列各种组织：(6分)

(1)Fe 一4．30％C 合金的平衡组织

(2)T12钢的平衡组织

（3）共析钢的平衡组织

（4）45钢的平衡组织

十二、根据Fc —Fc 3C 相图，画出Fe-0．77％C 钢从高温液态到室温的平衡冷却线(不考虑铁素体的溶解度变化)，并示意画出组织转变过程图；说明该钢在室温下的平衡组织，给出其含碳量，并计算各组织的相对重量；说明该钢在室温下的平衡相，给出其含碳量，并计算各相的相对重量。(20分)

十三、请详细分析45#钢从高温液态缓慢冷却到室温的相变和组织转变过程，井回答下列问 题：(其22分)

(1)画出Fe-Fe3C 相图。(3分)

(2)画出整个转变过程的温度与时间关系曲线(即冷却曲线)。(2分)

(3)写出整个转变过程中的相转变过程。(3分)

(4)画出转变过程中的组织转变示意圈并在图中标明组织名称。(6分)

(5)运用杠杆定律．计算在共析转变之前钢种铁素体和奥氏体的相对含量。(4分)

(6)不考虑三次渗碳体的析出．计算室温下各种相的相对量和组织的相对量。(4分

十四、根据Fe-Fe 3C 相图，完成下列工作：(20分)

(1)画出Fe-Fe3C 相图(可以忽略高温铁素体相变及包晶转变)

(2)画出40#钢(C ％wt---O ．4％，下同)从高温液态到室温的平衡冷却曲线 (不考虑铁素体的溶解度变化)，并示意画出组织转变过程图：

(3)说明40#钢在室温下的平衡组织，给出每一种组织的成分，计算各组织的相对重量；

(4)说明40#钢在室温下的平衡相。给出每一种相的成分，计算各相的相对重量。

十五、一种碳钢在在平衡冷却条件下组织中含有50％的珠光体和50％的铁素体，请回答以下问题（20分）

（1）此碳钢的碳含量是多少？

（2）合金加热到730℃,在平衡条件下的显微组织？

（3）若加热到850℃，又具有什么显微组织？

十六、（1）画出Fe-Fe3C相图，注明各重要点的字母、成分、温度，并标明各相区。（6分）（2）在铁-碳合金中共有五种不同类型的渗碳体，按照形成温度由高到低写出它们的名称，并描述在平衡凝固条件下这些不同类型渗碳体的形貌（可用示意图表示）。（6分）

（3）计算变态莱氏体中几种类型的渗碳体的相对量（三次渗碳体忽略不计）。（6分）

C相图，注明各重要点的字母、成分、温度，井标明各相区。(6分) 十七、(1)面出Fe-Fe

3

(2)分别分析含碳量为O．45％，3．0％的铁碳合金的平衡凝固过程，面出冷却曲线。并描述其室温平衡组织形貌(可用示意图表示)。(12分)

(3)计算含碳量为3．O％的铁碳合金室温下的平衡组织中二次渗碳体的相对量。(6分) 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何?在同样条件下，单相固溶体凝固时界面形貌又如何?试分析原因

十八、请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：

（1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；

（2）说明室温下I、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量；

（3）如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分；

（4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。

十九、就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：

1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；

2. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织示意图。

3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。

4．已知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。

二十、Al-Cu相图的局部如图所示。

1）分析5.6%Cu合金和5.7%Cu合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时室温组织特点。

2）Al为FCC结构，图中的α相为何种晶体结构？（不需作答）

3）设X合金平衡凝固完毕时的组织α初晶+(α+θ)共晶，其中α初晶占80%，则此合金刚凝固完毕时θ组元的含量是多少？

简答题：

1、分别叙述下列组图中的图(b)、图(c)和图(d)中三条曲线的物理意义，并在

此基础上说明形成成分过冷的条件。(8分)

2、相图中共有几种渗碳体？说出各自的来源及形态。

3、纯金属凝固时是否会出现成分过冷?为什么?

4、单相固溶体正常凝固时是否会出现成分过冷?为什么?

5、从结晶条件和过程分析纯金属和单相固溶体合金结晶时的异同点。

6、何为成分过冷?它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响?

7、简述液固界面成分过冷与晶体生长形态的关系并解释原因。

8、简述相互作用参数导致固溶体成分自由能如何变化，以及形成的固溶体种类变化。

9、调幅分解的主要特征.

10、根据金属凝固理论, 分析细化铸件晶粒组织的工艺措施.

11、固溶体凝固与纯金属凝固的主要差异是什么？

12、金属型浇铸的铸锭的宏观组织一般分为哪几个区，分析其形成原因？（6分）

13、与平衡凝固相比较，共晶合金的非平衡凝固有何特点？

14、二元相图中有哪些几何规律？

15、简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。

16、枝晶偏析是怎么产生的？如何消除？

17、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。绘出Fe-Fe3C相图，标出铁碳相图上的C、E、F、G、K、P、S点，说明ECF、PSK水平线和ES、GS曲线的意义，其上发生的转变及生成的组织组成物。

18、说明不同成分区铁碳合金的工艺性(铸造性，冷热变形性)。

19、请画出纯组元Cu与二元合金50%Cu-50%Ni凝固冷却曲线，并说出两者的区别及原因。

20、二元系合金最多可有三相共存，请分析二元合金三相共存时在相图中的特点。

21、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，此时液体和固体各占多少分数？

22、如图中，a，b，c分别为3个不同成分（设为0.45%C、3.4%C、4.7%C）的铁碳合金缓冷凝固组织（包括随后的固态相变、硝酸酒精侵蚀）。说明他们是哪个成分，为什么？

选择题： 在下列哪一种情况下平衡分配系数k 0和有效分配系数k e 相等：

b ．快速凝固

c ．定向凝固

d ．边界层与液相区部分混合条件下的凝固

2）下列各种偏析中，哪一种能用热处理(均匀化退法消除?

a ．正常偏析

b ．比重偏析

c ．反偏析 晶偏析

4）运用区域熔炼方法可以：

a ．使材料的成分更均匀

b ．可晶体中的微观缺陷

c ．可以消除晶体中的宏观缺陷 以提高金属的纯度

5）相互作用参数Ω的物理意义是：

a ．0>Ω表示固溶体内原子偏聚

b ．0>Ω表示固溶体内原子短程有序

c ．0>Ω表示固溶体内原子完全无序

d ．0<Ω表示固溶体内原子偏聚

6）在单相固溶体铸锭中，形成枝晶的条件是：

a ．成分过冷度越大越易形成枝晶

b ．没有成分过冷才能形成枝晶

c ．正常凝固条件下才能形成枝晶

d ．平衡凝固条件下才能形成枝晶

7）在共晶相图中，共晶成分的合金具有好的（ ）性能。

a.铸造

b.锻造

c.焊接

d.热处理

8）（ ）能用热处理（均匀化退火）的方法来消除。

a.正常偏析

b.比重偏析

c.反偏析

d.枝晶偏析

9）铸铁与碳钢的区别在于有无 .

(A) 莱氏体 (B) 珠光体 (C) 铁素体 (D) 渗碳体

10）在二元系合金相图中, 计算两相相对量的杠杆法则只能用于 .

(A) 单相区中 (B) 两相区中 (C) 三相平衡水平线上 (D) 无限制

11）以下关于渗碳体的描述中, 正确的是 .

(A) 渗碳体是钢中很重要的一种复杂间隙相

(B) 渗碳体晶体结构非常复杂, 属于正交晶系

(C) 渗碳体为铁与碳固熔形成的间隙固熔体

(D) 渗碳体为铁与碳固熔形成的置换固熔体

12）合金凝固时极易得到树枝晶组织, 其主要原因是 .

(A) 固-液界面前沿液相中存在正温度梯度

(B) 固-液界面前沿液相中存在负温度梯度

(C) 固-液界面前沿液相中存在成分过冷区

(D) 固-液界面前沿液相中存在难熔质点

13）对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是 。

（A ）离异共晶只能经非平衡凝固获得

（B ）伪共晶只能经非平衡凝固获得

（C ）形成离异共晶的原始液相成分接近共晶成分

14）铸铁与碳钢的区别在于有无 _____。

A 、莱氏体

B 、珠光体

C 、铁素体

15）有效分配系数Ke 表示液相的混合程度，其值范围是 _____。（其中Ko 是平衡分配系数）

A 、1

B 、Ko

C 、Ke

16）下面的二元相图中正确的是 。

17）合金与纯金属结晶的不同点是：

A 需要过冷

B 需要能量起伏

C 需要成分起伏

D 需要结构起伏

18）下列不属于Fe-Fe3C相图中的组成相是：

A 铁素体

B 奥氏体

C 渗碳体

D 石墨

19）Fe-Fe3C相图的组元是：

A Fe和Fe3C

B Fe和C

C 铁素体和Fe3C

D 奥氏体和Fe3C

20）随含碳量的提高，热轧钢力学性能的变化规律是：

A 强度、硬度升高，塑性、韧性降低

B强度、硬度升高，塑性、韧性升高

C 强度先升后降

D 强度先降后升

21）下列不属于铸锭中宏观偏析的是：

A 正常偏析

B 枝晶偏析

C 反常偏析

D 比重偏析

22）以下不属于细化金属铸件晶粒的方法有：

A 提高过冷度

B 变质处理

C 振动和搅拌

D 高温慢速浇铸

23）二元相图中有一些重要的几何规律，以下说法错误的是：

A 相邻相区的相数差1

B 三相平衡区是一条水平线

C 相图中两条水平线之间是两相区

D 单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区

24）共晶系合金在快速冷却条件下，可得到：

A 伪共晶组织

B 不平衡共晶组织

C 离异共晶组织

D 包晶组织

24） Fe-Fe3C相图中有三条水平线，以下不属于Fe-Fe3C相图中的相变是：

A 合晶转变

B 包晶转变

C 共晶转变

D 共析转变

25）常见的铸锭有三个区，以下不属于铸锭区的是：

A 细晶区

B 等轴晶区

C 微晶区

D 柱状晶区

25）亚共析钢的含碳量范围是（）

A、0.0218%～0.77%C；

B、0.77%～2.11%C；

C、0.77%C；

D、2.11%～4.3%C；

26)共析钢的室温组织是（）

A、P；

B、P+F；

C、Ld；

D、P+ Ld；

27)计算1148共晶转变刚结束时莱氏体中渗碳体的相对量

A、52%；

B、60%；

C、48%；

D、50%；

28）随着含碳量的增加，亚共析钢的（）

A、强度、硬度升高，塑性下降

B、塑性升高，强度、硬度下降

C、强度、硬度和塑性都升高

D、强度、硬度和塑性都下降

29）对于过共析钢，含碳量越高（）

A、钢的强度、硬度越高，塑性越低

B、钢的强度、硬度越低，塑性越高

C、钢的硬度越高，强度和塑性越低

D、钢的强度、硬度和塑性都升高

判断题

【】1、匀晶转变过程是一个恒温转变过程。

【】2.二元相图中，在共晶线上利用杠杆定律可以计算共晶体的相对量，而共晶区属于三相区，所以二元系中，杠杆定律不仅可用于两相区，而且可用于三相区。

【】3.凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变，而没有共晶转变；相反，对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。

【】4.由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新相的过程称为共析转变【】5.固液体系中，平衡分配系数k0>1时，杂质的加入会使熔点下降。

【】6.非共晶成分的合金在非平衡冷却条件下得到100%共晶组织，此共晶组织称为伪共晶。

【】7.固溶体合金无论在平衡或不平衡凝固过程中，液-固界面上液相成分沿着液相平均成分线变化，固相沿着固相平均成分线变化。

【】8.具有包晶转变的合金，室温的组成相为α+β，其中β相均是包晶转变的产物。【】9.奥氏体的溶碳能力之所以比铁素体高是因为奥氏体晶体间隙大。

【】10.纯金属凝固时，界面前沿液体的过冷区形态和性质取决于液体内实际温度的分布，这种过冷叫做成分过冷。

【】11. 从Fe-Fe3C相图中可以看出，所有碳钢的平衡凝固都具有共析转变，而没有共晶转变；白口铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。

【】12.在不平衡条件下凝固，共晶成分的合金易于形成离异共晶。

【】 13.二元合金相图的相区接触法则是相邻相区相数差1，点接触除外。

【】14.合金凝固时，只要有成分连冷，就会出现树枝状晶。

【】15.铸铁与碳钢的区别在于有无铁素体。

【】16.固溶体合金无论在平衡或不平衡凝固过程中，液-固界面上液相成分沿着液相平均成分线变化，固相沿着固相平均成分线变化。

【】17.合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。

【】18.固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。

【】19.二元合金相图的相区接触法则是相邻相区相数差1，点接触除外。

【】20.单相固溶体合金在平衡结晶时，其液、固相的成分分别沿其液、固相线变化。【】21.固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。

【】22.金属一非金属型共晶具有粗糙～光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。

【】23.相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。

【】24.固溶体合金的液固相线间距越大，不平衡凝固时产生的偏析和集中缩孔越严重。【】25.在二元共晶相图中．共晶成分的合会具有良好的铸造性能。

【】26.合金凝固时．只要有成分连冷，就会出现树枝状晶。

【】27.铸铁与碳钢的区别在于有无铁素体。

填空题

1）二元相图是研究二元体系在热力学平衡条件下，相与、之间关系的有力工具。横坐标代表的，其按现在国家标准有两种表示方法：、。

2）二元相图根据各成分材料的绘制的。其测定方法有、、、、等多种，相图精确测定必须有多种方法。

3）A、B组元形成固溶体时，根据相互作用参数不同，导致自由能-成分曲线不同，当相互作用参数Ω，A、B组元相互吸引，形成短程有序分布，极端情况下形成长程有序；若Ω=0，A、B组元形成。

4）枝晶偏析的消除方法是。

5）在合金平衡相图中，确定一定温度和合金组分下合金内存在的各相的比例时，可以通过等温连接线，利用定律进行计算。

6）铸造应选用合金，压力加工选用。

7）铁素体是碳在 -Fe中的固溶体，为晶体结构，最大含碳量为。与纯铁相比，其强度和硬度，塑性和韧性，这是由于强化的结果。

8）奥氏体是，晶体结构为，奥氏体的最大含碳量是。Fe-Fe

3

C相图中含碳量小于为钢，大于为铸铁；工业纯铁碳含量为。

9）铁碳合金相图中的三个恒温转变分别为、、。

10）Fe-Fe

3

C相图中含碳量小于为钢，大于为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由和两个基本相组成；奥氏体其晶体结构是，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含碳量是；珠光体的含碳量是；莱氏体的含碳量是；在

常温下，亚共析钢的平衡组织是，过共析钢的平衡组织是；FeC

Ⅰ

是从

中析出的，FeC

Ⅱ是从中析出的，FeC

Ⅲ

是从中析出的，它们的含碳量为。

11）由一个固相同时析出成分和晶体结构均不同的两个新固相的过程称为转变。

12）铸锭三晶区是指紧靠膜内壁的细晶区、、铸锭中心的等轴粗晶区。

13）在二元系中，在一定的温度下所发生L

1=L

2

+α的转变叫做转变。

14）区域提纯依据的原理是。

15）典型铸锭组织通常有、和。

三元合金相图习题

三元合金相图 一、填空 1. 三元相图等温截面的三相区都是___________________形。 2. 图1是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是_____________________。 图1 3. 图2是三元系某变温截面的一部分，其中水平线代表________________反应，反应式为______________________ 。 图2 4．图3是某三元系变温截面的一部分，合金凝固时，L+M＋C将发生_________________反应。

图3 5. 三元相图的成分用__________________________表示。 6. 四相平衡共晶反应的表达式__________________________。 7. .图6是A-B-C三元共晶相图的投影图，在常温下： 合金I的组织是______________________________________ 合金II的组织是_______________________________________ 合金III的组织是______________________________________ 图4 8．三元相图有如下几类投影图 (1)_____________________________(2)________________________________(3)_______________________ ___(4)________________________________。 9. 三元系中两个不同成分合金，合成一个新合金时，则这三个合金成分点____________________________。 10. 四相平衡包共晶反应式为__________________________。 11. 三元相图垂直截面可用于分析__________________________________。 12. 三元系三条单变量线相交于__________，就代表一个__________________，并可根据单变量线箭头 _____________判断__________________。

材料科学基础相图习题DOC

1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定： (1) w B ＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？ (2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0.60，合金的成分为多少？ (3)成分为w B ＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？ (4)若合金成分为w B ＝0.50，凝固到某温度时液相成分w B ＝0.40，固相成分为w B ＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少? 2．Mg —Ni 系的一个共晶反应为： 0.23520.546g g i M L M N 纯＋（570℃） 设w Ni 1＝C 1为亚共晶合金，w Ni 2＝C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 3．根据A-B 二元相图 (1) 写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线； (2) 平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y ’y 线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量； (3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

4．根据如图所示的二元共晶相图 （1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线； （2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？ （3）如果希望得到共晶组织加上5％的 初的合金，求该合金的成分。 （4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？ 5．指出下列相图中的错误： 6. 试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点? (a) (b) (c) (d)

第五章 三元合金相图(习题)

第五章 三元合金相图 1 根据Fe －C －Si 的3.5%Si 变温截面图（5－1），写出含0.8%C 的Fe-C-Si 三元合金在平衡冷却时的相变过程和1100℃时的平衡组织。 图5－1 2 图5－2为Cu-Zn-Al 合金室温下的等温截面和2%Al 的垂直截面图，回答下列问题： 1） 在图中标出X 合金（Cu-30%Zn-10%Al ）的成分点。 2） 计算Cu-20%Zn-8%Al 和 Cu-25%Zn-6%Al 合金中室温下各相的百分含量，其中α相成分点为Cu-22.5%Zn-3.45%Al ，γ相成分点为 Cu-18%Zn-11.5%Al 。 3） 分析图中Y 合金的凝固过程。 Y

％ 图5－2 3 如图5－3是A-B-C 三元系合金凝固时各相区，界面的投影图，A 、B 、C 分别形成固溶体α、β、γ。 1） 写出P p ''，P E '1和P E '2单变量线的三相平衡反应式。 2） 写出图中的四相平衡反应式。 3） 说明O 合金凝固平衡凝固所发生的相变。

图5－3 图5－4 4 图5－4为Fe-W-C三元系的液相面投影图。写出e1→1085℃，P1→1335℃，P2→1380℃单变量线的三相平衡反应和1700℃，1200℃，1085℃的四相平衡反应式。I，II，III三个合金结晶过程及室温组织，选择一个合金成分其组织只有三元共晶。 5 如图5－5为Fe-Cr-C系含13%Cr的变温截面 １）大致估计2Cr13不锈钢的淬火加热温度（不锈钢含碳量０.２％, 含Cr量13％） ２）指出Cr13模具钢平衡凝固时的凝固过程和室温下的平衡组织（Cr13钢含碳量2%）３）写出（１）区的三相反应及７９５ 时的四相平衡反应式。 图5－5 图5－6 6 如图5－6所示，固态有限溶解的三元共晶相图的浓度三角形上的投影图，试分析IV区及VI区中合金之凝固过程。写出这个三元相图中四相反应式。

二元合金相图

第二章二元合金相图 纯金属在工业上有一定的应用，通常强度不高，难以满足许多机器零件和工程结构件对力学性能提出的各种要求；尤其是在特殊环境中服役的零件，有许多特殊的性能要求，例如要求耐热、耐蚀、导磁、低膨胀等，纯金属更无法胜任，因此工业生产中广泛应用的金属材料是合金。合金的组织要比纯金属复杂，为了研究合金组织与性能之间的关系，就必须了解合金中各种组织的形成及变化规律。合金相图正是研究这些规律的有效工具。 一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质叫做合金。其中组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。组元可以是金属、非金属元素或稳定化合物。由两个组元组成的合金称为二元合金，例如工程上常用的铁碳合金、铜镍合金、铝铜合金等。二元以上的合金称多元合金。合金的强度、硬度、耐磨性等机械性能比纯金属高许多，这正是合金的应用比纯金属广泛得多的原因。 合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温度和成分之间的关系。利用相图可以知道各种成分的合金在不同温度下有哪些相，各相的相对含量、成分以及温度变化时所可能发生的变化。掌握相图的分析和使用方法，有助于了解合金的组织状态和预测合金的性能，也可按要求来研究新的合金。在生产中，合金相图可作为制订铸造、锻造、焊接及热处理工艺的重要依据。 本章先介绍二元相图的一般知识，然后结合匀晶、共晶和包晶三种基本相图，讨论合金的凝固过程及得到的组织，使我们对合金的成分、组织与性能之间的关系有较系统的认识。 2.1 合金中的相及相图的建立 在金属或合金中，凡化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其它部分分开的均匀组成部分叫做相。液态物质为液相，固态物质为固相。相与相之间的转变称为相变。在固态下，物质可以是单相的，也可以是由多相组成的。由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成合金的组织。组织是指用肉眼或显微镜所观察到的材料的微观形貌。由不同组织构成的材料具有不同的性能。如果合金仅由一个相组成，称为单相合金；如果合金由二个或二个以上的不同相所构成则称为多相合金。如含30%Zn的铜锌合金的组织由α相单相组成；含38%Zn的铜锌合金的组织由α和β相双相组成。这两种合金的机械性能大不相同。 合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。 2.1.1 固溶体与复杂结构的间隙化合物 2.1.1.1 固溶体 合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、 且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。与固溶 体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中含量较多； 另一组元为溶质，含量较少。固溶体用α、β、γ等 符号表示。A、B组元组成的固溶体也可表示为A （B），其中A为溶剂，B为溶质。例如铜锌合金中 锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示，亦可表示 为Cu（Zn）。图2.1 置换与间隙固溶体示意图 ⑴固溶体的分类 ①按溶质原子在溶剂晶格中的位置（如图2.1）分为：

《材料科学基础》总复习(完整版)

《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念； 晶体的特性（5个）； 晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类； 晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子； 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体； 典型金属晶体结构； 离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）； 晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）； 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念：

固溶体 置换固溶体 （１）晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明） （２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变； （３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体 （一）间隙固溶体定义 （二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素 （三）间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型： 正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物：电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物 二元系相图： 杠杆规则的作用和应用； 匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）

型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点； 三元相图： 三元相图成分表示方法； 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义； 第四章材料的相变 相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）； 按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点； 马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目） 有序-无序相变的定义 玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变； 按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变

材料科学基础-复习答案-学生用-2

材料科学基础复习重点知识点及典型例题 一、简答题： 1、测定扩散系数的方法。 示踪原子扩散方法、化学扩散方法、弛豫方法、核方法。 2、产生柯肯达尔效应的原因 由于两种原子以不同速度相对扩散而造成标记面的漂移。 3、影响扩散系数的因素： 温度、晶体结构及固溶体类型、各向异性、第三组元、晶体缺陷、 4、稳定化合物： 是指具有一定的熔点，而且在熔点以下都能保持自身固有的结构而不发生分解的化合物。 5、二元相图的几何规律： 1.两个单相区只能交与一点，而不能交成线段、 2.两个单相区之间，必定是一个由这两个单相构成的两 相区、3三相共存区，必定是一条水平线，该水平线必须与由这3个相组合而成的3个两相区相邻、4如果两个恒温转变中有两个是相同的相，那么在这两条水平线之间一定是由这两个相组成的两相区、5. 两相区和单相区的分界线与三相等温水平线相交，则分界线的延长线进入另一个两相区，而不会进入单相区。 6、相区接触法则： 在二元系相图中，相邻相区中相的数目只能相差一个，这一规律称作相区接触法则。 7、晶胞的选取原则 1.几何形状与晶体具有同样的对称性、 2.平面六面体内相等的棱与角的数目最多、 3.当平行六面体棱间 有直角时，直角数目最多、4.在满足上述条件下，晶包体积应最小。 8、形成置换固溶体的条件和影响溶解度因素: 1.条件：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体、2影响：原子或离子的尺寸的影响、晶体结构 类型的影响、电负性的影响、电子浓度的影响。 9、碳对铁碳合金的组织与性能的影响: 1.碳对铁碳合金平衡组织的影响：当含碳量增加时，使铁碳合金组成相的相对含量发生变化，从而导致 不同性质的结晶。2.碳对合金机械性能的影响：当含碳量达到0.77%时，铁碳合金不仅具有较高的强度和硬度，也具有一定的塑性和韧性，当>0.77%时，铁碳合金的塑性韧性降低。3.碳对合金工艺性能的影响： 10、写出下列缺陷反应式： (1) CaCl2固溶在NaCl晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) CaCl2+2NaCl→→Ca·Na+2Clcl+V’Na (2) MgO固溶在Na2O晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) MgO+Na2O→→Mg·Na+Oo+V’Na (3) Al2O3固溶在MgO晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) Al2O3+3MgO→→2Al·Mg+3Oo+V”Mg (4) YF3固溶在CaF2晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS) 2YF3+3CaF2→→2Y·Ca+6F F+V”Ca (5) MgO固溶在ZrO2晶体中(产生负离子空位，生成置换型SS) MgO+ZrO2→→Mg”zr+Oo+V··o 11、材料科学基础 《材料科学基础》系统地介绍了材料科学的基础理论，探讨材料的共性和普遍规律。主要内容包括材料的结构，材料的凝固与相图，扩散，材料中铺缺陷，塑性变形、回复与再结晶等。《材料科学基础》可作为高等院校材料类和机械类专业的学生及研究生的教科书和参考书，也可以为相关专业的学生及

三元相图练习题

三元相图练习题1 一、 在如图所示的相图中完成下面各个问题。 （25分） 1. 直接在给定图中划分副三角形； 2. 直接在给定图中用箭头标出界线上温 度下降的方向及界线的性质； 3. 判断化合物D 和M 的性质； 4. 写出各无变量点的性质及反应式； 5. G 点的析晶路程； 6. 组成为H 的液相在完全平衡条件下进 行冷却，写出结晶结束时各物质的百 分含量（用线段比表示）。 解： 1、 见图； 2、 见图； 3、 D ，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解； M ，不一致熔融三元化合物； 4、 E1，单转熔点，M C A L +?+ E2，低共熔点，M B C L ++? E3，单转熔点，M B A L +?+ E4，过渡点，B A D L +?→← 5、 6、过H 点做副三角形BCM 的两条边CM 、BM 的平行线HH 1、HH 2，C%=BH 2/BC ×100%，B%=CH 1/BC ×100%，C%=H 1H 2/BC ×100% 1 没有心脏我还可以思念你没有下体我还可以燃烧你 ■■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■■■ L ? A f= 2 熔体G L f= 3 G[B ，(B)] 1[B,B+(A)] L ?A ＋B f=1 E 3[2,A+B+(M)] L ＋A ?B ＋M f=0 E 3[3,A 消失+B ＋M] L ? B ＋M f=2 E 2[4, B ＋M +(C)] L ?M ＋C ＋B f=0 E 2(L 消失)[G,M+B+C]

二（20分）下图为CaO-A12O3-SiO2系统的富钙部分相图，对于硅酸盐水泥的生产有一定的参考价值。试： 1、画出有意义的付三角形； 2、用单、双箭头表示界线的性质； 3、说明F、H、K三个化合物的性质和写出各点的相平衡式； 4、写出M熔体的冷却平衡结晶过程； 5、为何在缓慢冷却到无变量点K（1455℃）时再要急剧冷却到室温？

三元相图的绘制详解

三元相图得绘制 本实验就就是综合性实验。其综合性体现在以下几个方面: １、实验内容以及相关知识得综合 本实验涉及到多个基本概念,例如相律、相图、溶解度曲线、连接线、等边三角形坐标等，尤其就就是在一般得实验中（比如分析化学实验、无机化学实验等）作图都就就是用得直角坐标体系,几乎没有用过三角坐标体系,因此该实验中得等边三角形作图法就具有独特得作用。这类相图得绘制不仅在相平衡得理论课中有重要意义，而且对化学实验室与化工厂中经常用到得萃取分离中具有重要得指导作用。 2、运用实验方法与操作得综合 本实验中涉及到多种基本实验操作与实验仪器（如电子天平、滴定管等）得使用。本实验中滴定终点得判断，不同于分析化学中得大多数滴定。本实验得滴定终点,就就是在本来可以互溶得澄清透明得单相液体体系中逐渐滴加试剂,使其互溶度逐渐减小而变成两相,即“由清变浑”来判断终点。准确地掌握滴定得终点,有助于学生掌握多种操作,例如取样得准确、滴定得准确、终点得判断准确等。 一、实验目得 1、掌握相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。 2、掌握用溶解度法绘制三组分相图得基本原理与实验方法。 二、实验原理 三组分体系Ｋ= 3,根据相律: f ＝K–φ＋2＝5–ф 式中ф为相数。恒定温度与压力时: ｆ= ３–φ 当φ= 1,则f = 2 因此,恒温恒压下可以用平面图形来表示体系得状态与组成之间得关系,称为三元相图。一般用等边三角形得方法表示三元相图。 在萃取时,具有一对共轭溶液得三组分相图对确定合理得萃取条件极为重要。在定温定压下,三组分体系得状态与组分之间得关系通常可用等边三角形坐标表示,如图1所示：

图1图2 等边三角形三顶点分别表示三个纯物质Ａ,B,C。AＢ，ＢC,ＣA，三边表示Ａ与B,B与C,C 与A所组成得二组分体系得组成。三角形内任一点则表示三组分体系得组成。如点P得组成为：Ａ%=Cb B%＝Ac Ｃ%=Ba 具有一对共轭溶液得三组分体系得相图如图2所示。该三液系中,A与B,及A与C完全互溶,而B与C部分互溶。曲线DEFHIJＫL为溶解度曲线。EI与DJ就就是连接线。溶解度曲线内(ＡBＤEFHＩJKLCＡ)为单相区,曲线外为两相区。物系点落在两相区内,即分为两相。 图3(A醋,B水,C氯仿) 绘制溶解度曲线得方法有许多种,本实验采用得方法就就是：将将完全互溶得两组分(如氯仿与醋酸）按照一定得比例配制成均相溶液(图中N点）,再向清亮溶液中滴加另一组分(如水),则系统点沿BＮ线移动,到K点时系统由清变浑。再往体系里加入醋酸,系统点则沿AＫ上升至N’点而变清亮。再加入水，系统点又沿BN’由N’点移至J点而再次变浑,再滴加醋酸使之变清……如此往复,最后连接Ｋ、J、Ｉ……即可得到互溶度曲线,如图3所示。 三、实验准备 1、仪器:具塞磨口锥形瓶,酸式滴定管,碱式滴定管,移液管，分析天平。 2、药品:冰醋酸,氯仿,NaOＨ溶液(０、2mｏl·ｍol–3),酚酞指示剂。 四、操作要点（各实验步骤中得操作关键点) １、因所测得体系中含有水得成分,所以玻璃器皿均需干燥。

(完整word版)材料科学基础习题5-答案-二元相图作业

《材料科学基础》第五章习题——二元相图1、发生匀晶转变的两个组元在晶体结构、原子尺寸方面有什么特点？ 答：两者的晶体结构相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15%。 2、固溶体合金的相图如下图所示，试根据相图确定： ①成分为ω(B) = 40%的合金首先要凝固出 来的固体成分；（画图标出） ②若首先凝固出来的固相成分含ω(B) = 60%，合金的成分为多少？（画图标出） ③成分为ω(B) = 70%的合金最后凝固的液 体成分；（画图标出） ④合金成分为ω(B) = 50%，凝固到某温度 时液相含ω(B)为40%，固相含有ω(B) = 80%， 此时液体和固相各占多少？（计算） ①过ω(B) = 40%的成分线与液相线的交点做与底边的平行线交固相线即可 ②过ω(B) = 60%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ③过ω(B) = 70%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ④液相：（80-50）/（80-40）=0.75 固相：（50-40）/（80-40）=0.25 3、指出下列相图中的错误，并加以改正。 由相律知，三相平衡时，图中应该为一点，而不是线 段，且二元相图中最多只有三相平衡，所以把d图中 r相除去。 由相律知在二元相图中 纯组元凝固温度恒定，液固 相线交于一点 4、根据教材图7.20，假设F与G点坐标分别选取5%与99%，计算：①Sn含量为40%的合金在凝固至室 A 20 40 60 80 B 温 度 W(B) % α L+a L

温后的组织组成比例；②根据初生相（α）、共晶组织中的相（α+β），以及冷却过程中析出的二次相（αⅡ或βⅡ），计算室温下的相组成比例。 解：①Sn 含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例： %95.4819 9.6119 40)(=--= +βαW =--?--=5991999199.61409.61αW 43.45% %6.7599519199.61409.61=--?--=∏βW ②根据一次相、共晶组织中的相，以及冷却过程中析出的二次相，计算室温下的相组成比例： 5、 Mg-Ni 系的一个共晶反应为 设C 1为亚共晶合金，C 2 为过共晶合金，这两种合金中的初生相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中的α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 解：相图： Ni Mg 由二者的初生相的质量分数相等得：（23.5- C 1 ）/23.5= （C 2 -23.5）/54.6-23.5 又α总量为C 2 中α总量的205倍：(54.6- C 1 )/54.6=2.5*(54.6- C 2 )/54.6 由以上两式得C 1 =12.7% C 2 =37.8% 6、 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，α（纯镁）+ 2Mg Ni[w(Ni) = 54.6%] L （ω(Ni) = 23.5%） 507℃ A 23.5 54.6 B

第8章-三元相图-笔记及课后习题详解(已整理-袁圆-2014.8.7)汇总

第8章三元相图 8.1 复习笔记 一、三元相图的基础 三元相图的基本特点：完整的三元相图是三维的立体模型；三元系中的最大平衡相数为四。三元相图中的四相平衡区是恒温水平面；三元系中三相平衡时存在一个自由度，所以三相平衡转变是变温过程，反应在相图上，三相平衡区必将占有一定空间。 1．三元相图成分表示方法 （1）等边成分三角形 图8-1 用等边成分三角形表示三元合金的成分 三角形内的任一点S都代表三元系的某一成分点。 （2）等边成分三角形中的特殊线 ①等含量规则：平行于三角形任一边的直线上所有合金中有一组元含量相同，此组元为所对顶角上的元素。 ②等比例规则：通过三角形定点的任何一直线上的所有合金，其直线两边的组元含量之比为定值。 ③背向规则：从任一组元合金中不断取出某一组元，那么合金浓度三角形位置将沿背离此元素的方向发展，这样满足此元素含量不断减少，而其他元素含量的比例不变。 ④直线定律：在一确定的温度下，当某三元合金处于两相平衡时，合金的成分点和两平衡相的成分点必定位于成分三角形中的同一条直线上。 （3）成分的其他表示方法： ①等腰成分三角形：两组元多，一组元少。 ②直角成分坐标：一组元多，两组元少。 ③局部图形表示法：一定成分范围内的合金。 2．三元相图的空间模型

图8-2 三元匀晶相图及合金的凝固（a）相图（b）冷却曲线 3．三元相图的截面图和投影图 （1）等温截面 定义：等温截面图又称水平截面图，它是以某一恒定温度所作的水平面与三元相图立体模型相截的图形在成分三角形上的投影。 作用：①表示在某温度下三元系中各种合金所存在的相态； ②表示平衡相的成分，并可以应用杠杆定律计算平衡相的相对含量。 图8-3 三元合金相图的水平截面图 （2）垂直截面 定义：固定一个成分变量并保留温度变量的截面，必定与浓度三角形垂直，所以称为垂直截面，或称为变温截面。 常用的垂直截面有两种： ①通过浓度三角形的顶角，使其他两组元的含量比固定不变； ②固定一个组元的成分，其他两组元的成分可相对变动。 图8-4 三元相图的垂直截面图

材料科学基础相图部分参考

参考答案 第4章 相 图 范莉： p.4 问题 讲义中说：“压力平衡最容易，温度平衡次之，化学势平衡最难达到”，为什么？ 答：从三个层次考虑，力(压力) 能量（温度） 物质（化学势），平衡越来越难。 p.8 问题 从图4-1看出，自由能G 随温度T 的增加而下降。能不能据此做如下判断：低温物质不如高温物质稳定，因为前者的G 高，而后者低。 答：不可以。用G 判据判定体系是否稳定需在同一温度下比较，否则无意义。 问题 p G S T ???=- ????表明，G T -曲线的斜率一定是负的。除此之外，G T -曲线还有另一个特点，请问是什么？ 答：温度越高熵值越大，曲线斜率越来越负，即曲线随温度的增加越降越快。 问题 在图4-1中，设有一个温度m T T <。证明：若T 与m T 相差不大，则 ()T T T L G G G m m m L S V -=-=? 答：提示：（1）局部线性 （2）m m /T L S = p G S T ???=- ????，m m m T L T )-T S T G （=??=? 问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是理想晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？ 答：含晶界的多晶体的熵值比理想晶体大，故曲线更陡。 问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是非晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？在横坐标中注明熔点位置。 答：（1）非晶体的熵值比含晶界的多晶体大，故曲线更陡。 （2）按照纯金属的自由能-温度曲线标出熔点。

问题 从图4-2看出，固-气、液-气两相平衡的温度范围比较大，而固-液两相平衡仅在很窄的温度范围存在，请分析原因。 答：根据 m d d L p T T V =? ，主要看V ?的大小。 问题 对图4-2中的亚稳平衡线，克拉贝龙方程还适用吗？为什么？ 答：适用，克拉贝龙适用于两相平衡。 P12~13 问题 为什么“应变能因素总是使固溶体中A 组元的化学势高于纯A ”？注意，不能用公式回答，而要用文字表述。 答：应变能永远为正，使得体系能量增大，A 组元的化学势高于纯A.(位错等缺陷带来影响也是使体系自由能增大，与之类似。) 问题 从()x T k Z x G -+Ω+=1ln B 2A A μ看出，当1x →时，A μ→-∞。请从物理概念角度分析这一问题。注意：负无穷大总是不合理的。 答：考虑在纯B 中加入一个A 的情况，此时熵的变化很大而内能变化很小，此时G-X 的曲线做切线时斜率很大，A d d G G x x μ=-，故A μ→-∞ 问题 讲义中说：规则溶液模型既可以用于液体，也可以用于固溶体。问：具体应用时，两者的主要差异是什么？ 答：两者的是主要差异在于线性项，参见教材P14

最新材料科学基础相图习题

最新材料科学基础相图习题 (1) w B ＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？ (2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0.60，合金的成分为多少？ (3)成分为w B ＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？ (4)若合金成分为w B ＝0.50，凝固到某温度时液相成分w B ＝0.40，固相成分为w B ＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少? 2．Mg —Ni 系的一个共晶反应为： 0.23520.546g g i M L M N α纯＋（570℃） 设w Ni 1＝C 1为亚共晶合金，w Ni 2＝C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 3．根据A-B 二元相图 (1) 写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线； (2) 平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y ’y 线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量； (3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。 4．根据如图所示的二元共晶相图 （1）分析合金I ，II 的结晶过程，并画出冷却曲线； （2）说明室温下合金I ，II 的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？ （3）如果希望得到共晶组织加上5％的β初的合金，求该合金的成分。 （4）合金I ，II 在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？ 5．指出下列相图中的错误： 6. 试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs ）自由能-成分曲线的特点? 1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定： (1) w B ＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？ (2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0.60，合金的成分约为多少？ (3)成分为w B ＝0.70的合金最后凝固时的液体成分约为多少？ (4)若合金成分为w B ＝0.50，凝固到某温度时液相成分w B ＝0.40，固相成分为w B ＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少? 第1题答案 (a) (b)

第二章 相图练习题

第二章 相图 一、名词解释： 三元系相图中的液相面，三元系相图中的等温线，相图中的无变量点，三元系相图中的初晶面 二、其它 1、相律是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。冶金炉渣三元系的相律表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2、表示三元系的组成用浓度三角形，浓度三角形内的等含量规则是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3、三元系的组成用浓度三角形来表示，浓度三角形中的等比规则是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。在冶金渣三元系中，若自由度为零，则一定是＿＿＿＿＿相共存。 4．三元系相图中的等温线表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，相图中等温线之间相距越近的区域，则说明该区间炉渣组成的改变对＿＿＿＿＿＿＿影响大。 5．三元相图中三元共晶点有＿＿＿＿＿＿＿＿相平衡共存，自由度为＿＿＿ 。 6．在冶金三元系渣相图中，自由度为零时，相数为＿＿＿＿＿；四相平衡的三元共晶点处的自由度为＿＿＿＿＿，其析晶反应可以表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 7．通常对冶金炉渣，相律的表达式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，由此推导出三元冶金炉渣系中最多可能存在的相数为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，此时的自由度为＿＿＿。 8、如图，回答下列问题： （1）写出P 点的结晶反应式。 （2）指出自由度为零的点。 （3）写出E e 3线上发生的结晶反应式。

8、如图1所示，回答下列问题： （1）指出化合物D 的稳定性。 （2）相图中三角形ADB 区（即分三角形ADB ）可以似为哪一类基本相图？ （3）写出1E 点、23e E 线、51e E 线的析晶反应式，并指出其中自由度为零的点或线 9．如下所示的相图。回答下列问题：

第二十讲三元相图总结

第二十讲三元相图总结 第五节三元相图总结 一、主要内容： 三元系的两相平衡 三元系的三相平衡 三元系的四相平衡 三元相图的相区接触法则 三元合金相图应用举例 二、要点： 三元系的两相平衡特点，共轭曲面，共轭曲线，三元系三相平衡特点（共晶型，包晶型），等温截面的相区接触法则，三元系的四相平衡特点，三元共晶反应型，包晶反应型，三元包晶反应型，利用单变量线的走向判断四相平衡类型，相区接触法则 三、方法说明： 掌握三元合金相图的特点，使学生能够看懂并应用三元相图，重点是掌握相区接触法则，利用单变量线判断四相平衡的类型，利用杠杆定律，重心法则估算出各组成相的相对含量 授课内容： 一、三元系的两相平衡 三元相图的两相区以一对共轭曲面为边界，所以无论是等温截面还是变温截面都截取一对曲线为边界。 在等温截面上平衡相的成分由两相区的连线确定，可用杠杆定律计算相的相对含量。 在变温截面上，只能判断两相的温度变化范围，不反应平衡相的成分。 二、三元系的三相平衡 三元系的三相平衡区的立体模型是一个三棱柱体，三条棱边为三个相成分的单变量线。 三相区的等温截面图的三个顶点就是三个相的成分点。各连接一个单相区，三角形的三个边各邻接一个两相区。可以用重心法则计算三个相的含量。 如何判断三相平衡是二元共晶反应还是二元包晶反应？ 在垂直截面图中，曲边三角形的顶点在上方的是二元共晶反应；顶点在下方的是二元包晶反应。 三、三元系的四相平衡 三元系的四相平衡，为恒温反应。如果四相平衡中由一个相是液体三个相是固体，会有如下三种类型： 1）三元共晶反应： 2）包共晶反应： 3）三元包晶反应： 四个三相区与四相平衡平面的邻接关系有三种类型： 1）在四相平面之上邻接三个三相区，是三元共晶反应。 2）在四相平面之上邻接两个三相区，是包共晶反应。 3）在四相平面之上邻接一个三相区，是三元包晶反应。 液相面的投影图应用的十分广泛。 以单变量线的走向判断四相反应类型： 当三条液相单变量线相交于一点时，在交点所对应的温度必然发生四相平衡转变。 1）若三个箭头都指向交点为三元共晶反应。 2）若两条液相单变量线的箭头指向交点，一条背离交点，发生包共晶反应。 3）若一条液相单变量线的箭头指向交点，两条背离交点，发生三元包晶反应。

材料科学基础试卷二与答案

材料科学基础试卷（二）与参考答案 一、名词解释(每小题1分，共10分) 1．晶胞 2．间隙固溶体 3．临界晶核 4．枝晶偏析 5．离异共晶 6．反应扩散 7．临界分切应力 8．回复 9．调幅分解 10．二次硬化 二、判断正误(每小题1分，共10分) 正确的在括号内画“√”，错误的画“×” 1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。( ) 作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移 面2. ( ) 上的未滑移区。 3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则 ( ) 不能。 4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵 ( ) 值减小，因此是一个自发过程。＜0、结构起伏和能量5.固溶体凝固形 核的必要条件同样是GΔB ) ( 起伏。 ( ) 三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。6. ( ) 7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。塑性 变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排8. ( ) 方向。和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两9. ( ) 种转变的难易程度相似。C Co除以外，几乎所有溶入奥氏体中 的合金元素都能使曲线10. ( ) 左移，从而 增加钢的淬透性。 )

分，共15分三、作图题(每小题5 a)立方晶系1.在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：2312113]。[[(]；b)六方晶系)(，)，，()11211214212.设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为111a[10]。12b的方 向并计算出其大小。 (1)在晶胞中画出柏氏矢量(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。 3.如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 四、相图分析(共20分) (1) 就Fe-FeC相图，回答下列问题：31. 默画出Fe-FeC相图，用相组成物填写相图；32. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织 示意图。 3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 4．已知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占 82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 (2)右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题： 1.指出三个液相面的投影区； 2.指出eE线和E点表示的意3义； 3.分析合金N的平衡结晶过程。 ℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，870℃比在930五、在 3-52) (10=140×10分γ铁中的D=2.0×10J/mol,m请计算：/s,Q碳在0γ铁中的扩散系数；(a) 870℃时碳在(b) 将渗层加深一倍需多长时间？小时的渗层厚10作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳若规定(c) 0.3%C 小时的多少倍？度为870℃ 渗碳10??Dt?) R(气体常数=8.314J/mol·K, 渗层厚度六、简答题(每题4分，共20分) 1.说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位

相图材料科学基础 (3)

学前指导将学习到的知识点： 知识点094.具有一个低温分解、高温稳定二元化合物的三元 系统相图

6.4.3.6 具有一个低温稳定、高温分解的二元 化合物的三元系统相图 ●化合物S的组成点在AB边上，化合物在 T R温度以下才能稳定存在，温度高于T R， 则分解为A、B两种晶相。 ●由于其分解温度低于A、B两组元的低共 熔温度，因而不可能从A、B二元的液相 线A′e3′和B′e3′直接析出 S晶体，即S晶体 的初晶区不会与AB边相接触。

E和R，但只能划分出与P和E对应的两个副三 角形。 ●P点在对应的△ASC外的交叉位置，是双升点。 E点在对应的△BSC内的重心位置，是低共熔 ●R点周围的三个初晶区是（A）、（S）、 （B），对应的三种晶相的组成点A、S、B在 一条直线上，不能形成一个副三角形。

在R点上进行的过程是化合物的形成或分解过 程，即: A＋B<-> S（A m B n）。 ●这种无变量点称为过渡点。从R点周围三条界 线上的温降方向看，类似于双降点，所以R点 ●在过渡点上由于F=0。系统的温度不变，液相 组成在R点上不变，实际上液相量也不变，这 个情况和前面介绍的各种无变量点有所不同。 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）

●M点在副三角形SBC内，对应的无变量点E， 最终析晶产物为晶相B、S、C ●M的初晶区在A内，冷却先析出A，P=2， F=2，液相组成沿着AM背向线变化，固相组成在A， ●液相组成到达界线Re3上的a后析出A和B， P=3，F=1，液相组成沿着界线aR变化，固相组成离开A沿着AB变化。

东南大学《材料科学基础ii》三元相图习题1.doc

1.根据所示的三元相图综合投影图，用热分析曲线表示图中成分为M和N的材料 在平衡冷却过程中发生的组织转变。 2.已知A-B-C三种元素在液态无限互溶，而在固态有限互溶，三元系在固态只含 a、（3、Y三个相。A、B、C的熔点分别为900°C、1200°C和1000°Co系统 在下列温度和成分处有恒温反应： 温度°C L a A B C A B C 1100 35 65 1000 70 30 50 50 950 45 20 35 50 40 10 800 50 50 80 20 温度°C P Y A B C A B C 1100 93 7 55 45 1000 10 90 950 12 80 8 10 45 45 800 30 70 各相的溶解度为: 固溶体 溶解度 945°C 室温 a 50%A-40%B-10%C 60%A-35%B-5%C p 12%A-80%B-8%C 3%A?95%B-2%C Y 10%A-45%B-45%C 5%A?40%B?55%C

组成三元相图的三个二元系的相在室温下溶解度为 请根据上述条件解决以下问题： （1）画出系统的综合投影图； （2）说明每个恒温反应的类型； （3）画出成分为30%A.55%B.15%C的合金凝固过程的热分析曲线，并计算该合金在945°C时各相的相对百分数； （4）画出成分为20%A-35%B-45%C合金凝固过程的热分析曲线。

组成三元相图的三个二元系的相在室温下溶解度为 请根据上述条件解决以下问题： （1）画出系统的综合投影图； （2）说明每个恒温反应的类型； （3）画出成分为30%A.55%B.15%C的合金凝固过程的热分析曲线，并计算该合金在945°C时各相的相对百分数； （4）画出成分为20%A-35%B-45%C合金凝固过程的热分析曲线。

二元合金相图的定义、作用及建立(精)

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 金属材料与热处理课程 二元合金相图的定义、作 用及建立 主讲教师：张琳 西安航空职业技术学院

二元合金相图的定义、作用及建立合金的结晶同纯金属的结晶一样，也遵循形核与长大的基本规律。但由于合金成分中包含有两个以上的组元，其结晶过程除受温度影响外，还受到化学成分及组元间不同作用等因素的影响，故结晶过程比纯金属复杂。通常用合金相图来分析合金的结晶过程。 合金相图也称为平衡图或状态图。它是表示在平衡条件下（极其缓慢冷却）合金状态、成分和温度之间关系的图形。根据相图可以了解在平衡状态下不同成分合金在不同温度下所存在的相，还可以了解合金在缓慢加热和冷却过程中的相变规律。根据组元数, 相图分为二元相图、三元相图和多元相图，如图1所示。 （a） Fe-Fe3C二元相

（b ） 三元相图 图1 相图的分类 在生产实践中，相图是分析合金组织及变化规律的重要工具，也是确定热加工工艺的重要依据。它具有下列用途： 由材料的成分和温度预知平衡相； 材料的成分一定而温度发生变化时分析其他平衡相变化的规律； 估算平衡相的数量； 预测材料的组织和性能。 常压下，二元合金的结晶状态取决于温度和成分两个因素，所以二元合金相图一般用温度及成分组成的平面坐标系表示。二元合金相图建立的方法有热分析法、热膨胀法、金相分析法、磁性法、电阻法、X 射线晶体结构分析法等，其中最常用的是热分析法，图2为热分析法绘制的相图。 下面以Cu-Ni 合金为例，介绍利用热分析法建立二元合金相图的过程: （1）配制一系列不同成分的铜-镍合金：①Cu w =100％；②Cu w =80％，Ni w =20％；③Cu w =60％，Ni w =40％；④Cu w =40％，Ni w =60％；⑤Cu w =20％，

三元相图总结

第四章三元相图 必要性：工业材料为多元合金 本章主要内容： 1. 三元相图的表达方式，使用方法 2．几种基本的三元相图立体模型 3．各种等温截面，变温截面及各相区在浓度三角形上的投影图 4．典型合金的凝固过程及组织，各种相变过程及相平衡关系。 一、三元相图的成分表示法 1．浓度等边三角形：三个顶点为纯组元，三条边为 二元合金，三角形内任一点为三元合金 2．三元合金成分确定n 浓度等边三角形 3．浓度三角形中特殊线：平行浓度三角形任一边的直 线从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线

等腰三角形及直角坐标表示浓度 二、杠杆定律及重心法则 单相平衡勿须计算，四相平衡无从计算 1．两相平衡：杠杆定律 F4-5 三元相图中杠杆定律与重心法则 共线法则：三元合金中两相平衡时合金成分点与两平衡相成分点在浓度三角形的同一直线上 杠杆定律表达式α%=EO/DE×100%，β=OD/DE×100% 注意：当一个合金O在液相的凝固过程中，析出α相成分不变时，液相成分一定沿α相成分点与O 点连线延长线 变化。

2．三相平衡重心法则（重量三角形重心）x，y，z分别为α，β，γ成分点 则nα%=oa/ax×100%，β=ob/by×100%，γ%=oc/cz×100% 三、匀晶三元相图 1．立体模型液相区，固相区，液、固两相区 2．合金凝固过程及组织 a.平衡凝固 b.蝶形法则：F4-7 匀晶合金凝固中相成分变化 凝固中固、液相成分沿固相面、液相面呈曲线变化，每一个温度下的固、液相成分连线在浓度三角形中投影呈

蝴蝶 3．等温截面 匀晶三元系的等温截面 两相区中的共轭线 等温截面中两相区平衡两相的成分连线 ， 共轭线的确定：实验确定，测定两平衡相中任一相的一个组元含量等温截面作用： 1. 该温度下三元系中各合金的相态 2．杠杆定律计算平衡相的相对量 3．反映液相面、固相面走向和坡度，确定熔点、凝固点 变温截 面 变温截面：某合金不同温度下状态分析合金的相变过程