铁碳相图补充作业题答案
1. 铁碳合金按Fe —Fe 3C 相图成分区域分成七类，分别是什么？
2. 分析以上七种成分合金平衡结晶过程与最终组织，并计算：
（1） 工业纯铁中三次渗碳体的最大含量。
分析：在工业纯铁中，随C 含量的增加，三次渗碳体的含量也越多，当C%=0.0218% （即P 点成分的工业纯铁中）时，Fe 3C Ⅲ量达到最大值。
W Fe3C Ⅲ=008.069.6008
,00218.0--×100%=0.33%
（2） 共析钢中，α和Fe 3C 的相对含量。（Fe 3C Ⅲ量很少，一般忽略不计）
W α=%100218
.069.677.069.6⨯--=%10069.677.069.6⨯-=88% W Fe3C =1－88%=12%
（3）45钢（含C ：0.45%）中，组织组成物和相组成物的相对含量。
分析：45钢组织组成物为：铁素体（先共析）+ 珠光体
相组成物为：铁素体（α）+ 渗碳体（Fe 3C ）
由于Fe 3C Ⅲ量很少，可以忽略不计，只考虑727℃共析转变完成之后即可。 组织组成物：⎪⎩
⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%57%431Wp %57%100%43%1000218.077.00218.045.00218.077.045.077.0或αWp W
相组成物： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%
7%931W %7%100%93%100C 3Fe 0218.69.60218.045.030218.069.645.069.6或αo C Fe W W
注：共析钢中，室温组织为α+ P W C %↑， W P ↑，可近似根据亚共析钢的平衡组织来估算钢的含C 量。
W P =%100%1008.077.0218.077.0028.0⨯==⨯--C C C
∴ 钢的含C 量 C=0.8W P （忽略α、P 密度的差别）W P ：珠光体所占的面积百分比。
(4)T10钢（1%C ）中，Fe3C Ⅱ和珠光体的相对量
W Fe3C Ⅱ=%10077.069.677.00.1⨯--=4%
W P =1—4%=96%
注：在过共析钢中，W C ↑， Fe3C Ⅱ↑
当 W C =2.11% Fe 3C Ⅱ达到最大值
W Fe3C Ⅱ最大=%6.22%10077.069,677.011.2=⨯--
(5)共晶白口铸铁中，Fe 3C 共晶与γ共在共晶温度下的相对量。共析温度下P 与Fe 3C 的相对量。
⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%48%521W %52%100C
3Fe 11.269.63.469.6共共γW
⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%
60%401%40%100377.069.63.469.6C Fe W W ρ
分析：从1148℃ → 727℃过程中，γ共 → Fe3C Ⅱ
冷至727℃，Fe3C Ⅱ析出完成，剩余γ共 → P ，∴WP ＝40% （W γ共＝52% )
（6）3.0%的白口铸铁中，先共晶γ（或A ）与Ld 的相对含量
γ初=%60%10011.23.40.33.4=⨯--
Ld=1—60%=40%
（7）5.0%的白口铸铁中，Fe3C Ⅰ 与Ld 的相对量。
W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.40.5⨯--%=29%
W L d =1—29%=71%
3. 填写Fe —Fe3C 的组织组成图。
4. Fe —C 合金室温组织中的基本相为F 、Fe 3C 分布形态如何？
F ： 游离F ， 等轴晶粒； 共析组织中，F 层片状
Fe 3C Ⅰ Fe 3C 共晶 Fe 3C Ⅱ Fe 3C 共析 Fe 3C Ⅲ
粗大片状或板片状 基体 网状 层片状 薄片状
5. 一块碳钢在平衡冷却条件下，显微组织中含有50%的珠光体和50%的铁素体，问：
（1） 此合金中碳的浓度为多少？
（2） 若合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织？
（3） 若加热到850℃，又将得到什么显微组织？
解：（1）设合金的含C 量为x%，则根据杠杆定律：
50%（α）= ⇒⨯--%1000218.077.077.0x
x=0.385%
或50%（p ）=⇒⨯--%10002187.077.00218.0x x=0.385%
或x=0.8W ρ=0.8×0.5%=0.4%
⎪⎭
⎪⎬⎫+）全部γ组织（γ组织
α3)2(（根据相图来确定）
6. 描述5%C 的铁碳合金平衡冷却至室温的过程，最终得到什么组织？并计算室温组织中
一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体的重量分数。 解：（1）冷却过程中，首先凝固出Fe3C Ⅰ L →Fe3C Ⅰ
（2）冷至1148℃时剩余液相发生共晶转变 L →（γ+Fe3C ）， Fe3C Ⅰ+Ld
（3）继续冷却，Ld 中的γ析出Fe3C Ⅱ γ→Fe 3C Ⅱ Fe3C Ⅰ+Ld+Fe3C Ⅱ
（4）至727℃，Ld 中的γ发生共析转变 γ→(α+Fe 3C)P Fe 3C Ⅰ+ L ’d +Fe3C Ⅱ
（5）继续冷却，P 中的α析出Fe3C Ⅲ α→Fe 3C Ⅲ Fe 3C Ⅰ+L ’d+ Fe 3C Ⅱ+ Fe 3C Ⅲ 由共晶γ中析出的Fe 3C Ⅱ依附在共晶Fe 3C 基体上难以分辨，Fe 3C Ⅲ的量很少忽略不计，所以最终组织：Fe 3C Ⅰ+ L ’d
由杠杆定律：
W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.45⨯--%=29%
