第7章 三元相图作业答案
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一、名词解释相、组元、自由度、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、枝晶偏析、成分过冷二、简答1.掌握并记忆铁碳合金相图2.什么是成分过冷,成分过冷是如何形成的,请画图说明。
二、计算题1.根据A-B二元相图(如图1)(1)写出图1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ω(B)= 25% 的A-B合金(yy'线)凝固后初晶β相在铸锭中的相对量;(3)画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。
图12.铋(熔点为271.5℃)和锑(熔点为630.7℃)在液态和固态时均能彼此无限互溶,w Bi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为w Sb=87%的固相。
w Bi=80%的合金在400℃时开始凝固出成分为w Sb=64%的固相。
根据上述条件,要求:1)绘出Bi-Sb相图,并标出各线和各相区的名称;2)从相图上确定w Sb=40%合金的开始结晶终了温度,并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。
3.根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图:組元A的熔点为1000℃,組元B的熔点为700℃;wB=25%的合金在500℃结晶完毕,并由73-1/3%的先共晶α相与26-2/3%的(α+β)共晶体所组成;wB=50%的合金在500℃结晶完毕后,则由40%的先共晶α相与60%的(α+β)共晶体组成,而此合金中的α相总量为50%。
4.一个二元共晶反应如下:求:(1)ωB=0.50的合金凝固后,α初与共晶体(α +β)共晶的相对含量及α相与β相的相对含量?(2)若共晶反应后β初和(α+β)共晶各占一半,问该合金成分如何?5.Pb-Sn二元合金的平衡相图如图所示,已知共晶点为Sn%=61.9。
试利用杠杆原理计算Pb-40Sn合金共晶反应完成后,凝固组织中α相和β相的成分百分比。
6.图2为铁碳相图,(1)说明相图上J、S、C三点的温度是多少?含碳量各是多少?写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。
7.13 电池电动势与温度的关系为263)/(109.2/10881.10694.0/K T K T V E --⨯-⨯+= (1)写出电极反应和电池反应;(2)计算25℃时该反应的ΘΘΘ∆∆∆m r m r m r H S G ,,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。
(3)若反应在电池外在相同温度下恒压进行,计算系统与环境交换的热。
解:(1)电极反应为阳极 +-→-H e H 221阴极 --+→+Cl Hg e Cl Hg 2221电池反应为(2)25 ℃时{}VV E 3724.015.298109.215.19810881.10694.0263=⨯⨯-⨯⨯+=--1416310517.115.298108.510881.1)(-----⋅⨯=⋅⨯⨯-⨯=∂∂KV KV TE因此,1193.35)3724.0309.964851(--⋅-=⋅⨯⨯-=-=∆molkJ molkJ zEF G m r1111464.1410157.1309.964851-----⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯=∂∂=∆KmolJ KmolJ TE zFS m r11357.3164.1415.2981093.35--⋅-=⋅⨯+⨯-=∆+∆=∆molkJ molkJ S T G H m r m r m r11,365.479.1615.298--⋅=⋅⨯=∆=molkJ molkJ S T Q m r m r(3)1,57.31-⋅-=∆=molkJ H Q m r m p7.14 25℃时,电池AgCl s AgCl kg mol ZnCl Zn )()555.0(1-⋅电动势E=1.015V ,已知,,7620.0)(2V Zn Zn E -=+ΘV Ag AgCl Cl E 2222.0)(=-Θ,电池电动势的温度系数141002.4)(--⋅⨯-=∂∂KV TE p(1)写出电池反应;(2)计算电池的标准平衡常数; (3)计算电池反应的可逆热;(4)求溶液中2ZnCl 的标准粒子活度因子。
1页 1.已知某二元合金的共晶反应为:(1) 试求含50%B 的合金完全结晶后,初晶α与共晶(α+β)的重量%,α相与β相的重量%;共晶体中α相与β相的重量%。
(2) 若测出显微组织中β初晶与(α+β)共晶各占一半时,试求该合金成分。
2. 已知在A-B 二元合金中,A (熔点600℃)与B (熔点500℃)在液态无限互溶,固态时A 在B 中的最大固溶度(质量分数)为w A =0.30,室温时为w A =0.10;但B 在固态和室温时均不溶于A 。
在300℃时,含w B =0.40的液态合金发生共晶反应。
试绘出A-B 合金相图;并分析w A =0.20,w A =0.45,w A =0.80的合金在室温下组织组成物和相组成物的相对量。
3. 试根据含碳量3.5%亚共晶白口铁的平衡组织,计算其中各组织组成物的相对含量。
答案1. 解:(1)根据杠杆定律可得(2) 设该合金中B 的重量%为wB ,则 2. 解:(1)A -B 合金相图如下图所示(2)合金为0.2A -0.8B 时,室温下相组成物为A 和β相,其相对量为室温下组织组成物为β+A Ⅱ,其相对量与相组成物相同,即(3)合金为0.45A -0.55B 时,室温下相组成物为A 和β相,其相对量为 室温下组织组成物为β初+(A+β)共晶+A Ⅱ,在共晶反应刚完成时,冷却至室温时,将由β初’和(A+β)共晶的β中析出A Ⅱ。
由于共晶β中析出的A Ⅱ与共晶A 连接在一起,故略去不计。
由β初’中析出的A Ⅱ的相对量为%所以,室温下β初的相对量为 '%%%50%11.11%38.89%A ββ=-=-=Ⅱ初初该合金室温下组织组成物的相对量为(4)合金为0.8A -0.2B 时,室温下相组成物为A 和β相,其相对量为 室温下组织组成物为A+(A+β)共晶,其相对量为3. 解:含碳量3.5%的亚共晶白口铁的平衡组织为P+Fe3C Ⅱ+Ld’。
共晶反应刚完成时,室温下组织组成物的相对量为 4. 解:(1) 冷却曲线如图所示。
一、选择题1、某一水溶液中有 n 种溶质,其摩尔分数分别是 x 1,x 2,...,x n ,若使用只允许水出入的半透膜将此溶液与纯水分开,当达到渗透平衡时水面上的外压为 p w ,溶液面上外压为 p s ,则该体系的自由度数为: ( C ) (A) f =n (B) f =n +1 (C) f =n +2 (D) f =n +3S = n + 1 , R = 0 , R ' = 0 又C = n + 1,Φ = 2 f = C + 3 -Φ = n + 1 + 3 - 2 = n + 22、 一体系如下图所示,其中半透膜 aa '只允许 O 2(g ) 通过,请选择正确的答案。
(1) 体系的组分数为: ( B )(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 1(2) 体系的相数为: ( B )(A) 3相 (B) 4相 (C) 5相(3) 体系的自由度数为: ( B )(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4f = C + 3 - Φ = 3 + 3 - 4 = 23、对于渗透平衡体系,相律的形式为: ( A )(A)f C =-+Φ3 (B)f C =-+Φ2(C)f C =-+Φ1 (D)f C =-+Φ0因为有两个平衡压力:p (纯溶剂)和p (溶液),再加上T ,所以最后应加3。
4、 当用三角形坐标来表示三组分物系时,若某物系其组成在平行于底边BC 的直线上变动时,则该物系的特点是: ( B )(A) B 的百分含量不变 (B) A 的百分含量不变(C) C 的百分含量不变 (D) B 和C 的百分含量之比不变5、 如图所示,当物系点在通过A 点的一条直线上变动时,则此物系的特点是: ( A )(A) B 和C 的百分含量之比不变 (B) A 的百分含量不变(C) B 的百分含量不变 (D) C 的百分含量不变6、H 2O -NaCl -Na 2SO 4的三元系中,Na 2SO 4和H 2O 能形成水合物Na 2SO 4·10H 2O (D),在DBC 区中存在的是: ( B )(A) 水合物D 和溶液(B) 水合物D 和纯Na 2SO 4及纯NaCl 三相共存(C) 水合物D ,NaCl 和组成为F 的溶液(D) 纯NaCl ,纯Na 2SO 4和水溶液7、H 2O -KNO 3-NaNO 3的相图如下,则BEC 相区内是: ( D )(A) 纯NaNO 3和其饱和溶液(B) 纯KNO 3和其饱和溶液(C) 含有NaNO 3和KNO 3的不饱和溶液和溶液的单相区(D) KNO 3,NaNO 3和组成为E 的饱和溶液三相共存液氦(Ⅰ)、液氦(Ⅱ)是属于二级相变,对这类相变特征的描述, ( D )错误(A) 无相变热 (B) 相变时无熵变化(C) 相变时两相的密度相同 (D) 相变时两相的热容相同8、二级相变符合的爱伦菲斯方程式是: ( B )(A ))/(d /d α∆∆=TV C T p V (B ))/(d /d α∆∆=TV C T p p(C )p p /ln(d )/(d /)α∆∆=TV C T V (D )p p /ln(d )/(d /)α∆∆=TV C T p9、二级相变服从的基本方程为: ( C )(A )克拉贝龙方程 (B )克拉贝龙—克劳修斯方程(C )爱伦菲斯方程 (D )以上均可10、对二级相变而言,则 ( D )(A )∆相变H =0,∆相变V <0 (B )∆相变H <0,∆相变V =0(C )∆相变H <0,∆相变V <0 (D )∆相变H =0,∆相变V =0二、填空题1、对三组分体系来说,体系最多可能有 4 个自由度,它们是:温度、压力和两个浓度项2、 二级相变符合爱伦菲斯方程:d p /d T =ΔC p /(TV Δα) [α=(1/V )(∂V/∂T ), x =-(1/V )(∂V /∂p )T ]3、二级相变的特点是: , , ,和 。
三元合金相图工业上使用的各种材料大多数是多元合金。
多元合金相图的测定比较复杂,所得到的相图也很少,应用较多的多元相图是三元相图。
三元合金相图由两个独立的成分变量,再加上温度变量应该用立体图形来表示;由一些空间曲面构成相图。
但是实际所用的三元相图主要是它们的各种截面图或投影图。
本章除了学习一些典型的立体相图以外,着重进行各种截面图或投影图分析。
§3-1 三元相图的基本知识一.浓度的表示方法三元合金有两个组元的浓度是可以独立变化的,成分常用三角形中的一个点来表示,称为浓度三角形。
三个顶点代表三个纯组元,每个边是一个二元合金系的成分轴。
1.等边三角形在★图9-1浓度三角形中的任意一点(例如O点)均代表一个三元合金。
三个组元的含量按如下规则确定。
过0点作A组元对边平行线交于AC或AB边于b、e两点,bC%或Be%分别表示合金0中的含A%;同理可以求出含B%和含C%。
三元合金0的成分:A%=Cb%= Be%B%=Ac% =Cf%C%=Ba%=Ad%(或1-A%-B%)2.其它三角形当三元合金中各组元含量相差较大时,可以采用其它形式的三角形,否则,合金成分点可能非常靠近一边或某一顶点。
当某一个组元含量远大于其它二组元时,可以采用直角三角形,例如★图9-2直角三角形ABC。
一般把含量最高的组元放在直角位置,两直角边则代表其它两组元的含量。
例如01点所代表的三元合金成分C%=Ac1%B%=Ab1%A%=1-A%-B%当某一个组元含量远小于其它二组元时,可以采用★图9-3等腰三角形。
一般把含量最高的组元放在底边位置,两腰则代表其它两组元的含量。
例如x点所代表的三元合金成分C%=Ac%B%=Ab%A%=Ba%3.成分三角形中两条特殊线浓度三角形中有两条特殊性质的直线(1)过三角形顶点的直线,两个组元浓度之比为定值。
如★图9-4b中CE线上的任意一个三元合金含A%/B%为定值。
(A%/B%=BE/AE)(2)平行于三角形任意一边的直线,一个组元的浓度为定值。
第六章 三元相图作业答案 Chapter 6 Ternary Phase Diagram作业1:30kg 成分为O (20%A ,50%B ,30%C )的合金与10kg 成分为Z (20%A ,10%B ,70%C )的合金熔化在一起后, 形成新合金x, 试求x 合金中A 、B 、C 组元的含量各是多少,并在浓度三角形中标出各合金。
解答:307050101030--=--=C CB B X X X XX B %=40% X C %=40% X A %=20%作业2: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2=LBW W 。
已知合金K 中A 组元和C 组元重量比为3,液相含B 量为40%, 试求合金K 的成分。
解答:BB L B X X BK KLW W --===100402 X B -40=200-2X B 3X B =240 X B =80% 已知 X A +XB=100%-80%=20%X A /X C =3故 X A =15% X C =5%作业3:A 、B 、C 三组元固态完全不互溶,右图为其三元相图投影图。
已知合金O 的成分为80%A 、10%B 、10%C ,a 点的成分为60%A 、20%B 、20%C ,E 点的成分为50%A 、10%B 、40%C 。
(1)写出图中合金I 和P 的室温平衡组织。
(2)简要写出合金O 的结晶过程和室温平衡组织。
(3)计算室温下合金O 的组织组成物的相对含量。
解:(1) I :B+(A+B+C )P :(B+C )+(A+B+C )(2) 合金O 加热到液相面温度以上后,缓慢降温,首先遇到液相面Ae 1Ee 3A ,开始结晶出初晶A ,这时液相的成分等于合金成分,两相平衡相联结线的投影是AO 线。
继续冷却时,不断析出初晶A ,液相中A 组元的含量不断减少,B 、C 组元的含量不断增加,液相成分沿AO 的延长线变化。
当液相成分到达a 点时,开始发生三相共晶转变,L →(A+B )。
相图一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“”。
1.相是指系统处于平衡时,系统中物理性质与化学性质都均匀的部分。
( )2.依据相律,纯液体在一定温度下,蒸气压应该是定值。
( )3.依据相律,恒沸温合物的沸点不随外压的改变而改变。
( )二、选择题选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内。
1NH4HS(s)和任意量的NH3(g)与H2 S(g)达平衡时有:( )。
(A)C=2,=2,f =2; (B) C=1,=2,f =1;(C) C=1,=3,f =2;(D) C=1,=2,f =3。
2已知硫可以有单斜硫,正交硫,液态硫和气态硫四种存在状态。
硫的这四种状态____稳定共存。
(A) 能够;(B) 不能够;(C) 不一定。
3硫酸与水可形成H2SO4H2O(s),H2SO42H2O(s),H2SO44H2O(s)三种水合物,问在101 325Pa的压力下,能与硫酸水溶液与冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种?( )(A) 3种; (B) 2种; (C) 1种; (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。
4将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中,恒温到400 K,NH4HCO3按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) === NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 系统的组分数C和自由度数f为:( )(A) C=2,f =2;(B) C=2,f =2;(C) C=2,f =0;(D) C=3,f =2。
5某系统存在C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五种物质,相互建立了下述三个平衡:H 2O(g)+C(s) H2(g) + CO(g)CO 2(g)+H2(g) H2O + CO(g)CO 2(g) + C(s) 2CO(g)则该系统的独立组分数C为:( )。
(A) 3;(B) 2;(C) 1; (D) 4。
三、计算题习题1A,B二组分在液态完全互溶,已知液体B在80C下蒸气压力为101.325 kPa,汽化焓为30.76 kJ·mol-1。
第七章 相平衡习题解答2.指出下面二组分凝聚系统相图中各部分中的相。
解:(1).L (溶液);(2).L β+(固溶体);(3).β;(4).L α+(固溶体);(5).α;(6).αβ+3.指出下面二组分凝聚系统相图中各部分中的平衡相态。
解:(1).L ;(2).α(固溶体);(3).L α+(固溶体);(4).C L +(化合物);(5).C L+(化合物);(6).Pb L+; (7).C α+(化合物)(固溶体);(8).C Pb +(化合物).6.在p $下,Ca 和Na 在1423K 以上为完全互溶的溶液,在1273K 时部分互溶。
此时两液相的组成为33%(质量分数,下同)的Na 与82%的Na ,983K 时含Na 14%与93%的两液相与固相Ca 平衡共存,低共熔点为370.5K ,Ca 和Na 的熔点分别为1083K 和371K ,Ca 和Na 不生成化合物,而且固态也不互溶。
请根据以上数据绘出Ca-Na 系统等压相图,并指明各区相态。
解:相图如图所示:题7.5.67. 银(熔点为960C ︒)和铜(熔点为1083C ︒)在779C ︒时形成一最低共熔混合物,其组成为含铜的摩尔分数(Cu)0.399x =。
该系统有α和β两个固溶体,在不同温度时其组成如下表所示:/C t ︒(Cu)()x 固溶体中αβ779 0.141 0.951 5000.0310.990200 0.00350.999(1)绘制该系统的温度-组成图; (2)指出各相区的相态;(3)若有一含Cu 的摩尔分数为(Cu)0.20x =的溶液冷却,当冷却到时500C ︒, α-固溶体占总量的摩尔分数为若干?解:(1)绘制该体系的温度-组成图如图所示; (2)各相区的相态如图所示;(3)500C ︒时,根据杠杆规则:()0.9900.200.794.67()0.200.0310.169m m αβ-===- 题7.5.7α-固溶体占总量的摩尔分数为:82.36%。
试题一图1是NaO 的理想晶胞结构示意图,试回答:1 •晶胞分子数是多少;2. 结构中何种离子做何种密堆积; 何种离子填充何种空隙,所占比例是多(010) Gfl 上悴帳滋阂】少;3 •结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;4 •计算说明(O 的电价是否饱和;图2是高岭石(Al 2Q • 2SQ • 2HO )结构示意图,试回答:1 .请以结构式写法写出高岭石的化学式;2.高岭石属于哪种硅酸盐结构类型;3 .分析层的构成和层的堆积方向;4 .分析结构中的作用力;匡12h 高瞻石的结构®Al O 0 ◎仙高齡石的结构 丄丁 一 T_丨■图2也简答题:1. 晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类?2. 什么是负扩散?3 .烧结初期的特征是什么?4. 硅酸盐晶体的分类原则是什么?5. 烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移?6. 相变的含义是什么?从热力学角度来划分,相变可以分为哪几类?四. 出下列缺陷反应式:1. NaCl 形成肖特基缺陷;2. AgI 形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙);3. T iO 2掺入到Nb2O3 中,请写出二个合理的方程,并判断可能成立的方程是哪一种?再写出每个方程的固溶体的化学式。
4. NaCl 溶入CaCl2 中形成空位型固溶体五.表面力的存在使固体表面处于高能量状态,然而,能量愈高系统愈不稳定,那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1卩的球状AI2Q由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第一个小时有20%勺AI2Q起了反应,计算完全反应的时间:⑴ 用杨德方程计算;⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界〉D晶内?九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响?工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生?十.图3是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题:1 •写出点P,R, S的成分;2 •设有2kgP,问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
《物理化学》练习题及答案解析(一)A-B-C三元相图如图所示1.判断化合物N(AmBn)的性质2.标出边界曲线的温降方向及性质3.指出无变量点的性质,并说明在无变点温度下系统所发生的相变化4.分析点1、点2、点3的结晶路程(表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化)5.点3刚到析晶结束点和要离开析晶结束点时各物相的含量。
(二)相图分析A—B—C三元相图如下图所示:1. 划分分三角形2. 标出界线的性质和温降方向3. 指出四个化合物(D、S、AC、BC)的性质4. 写出无变量点E、G、F的性质(并列出相变式)5. 分析1点的析晶路程(三)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、分析M#熔体的冷却平衡结晶过程并写出相变式;5、并说明硅酸盐水泥熟料落在小圆圈内的理由;6、为何在缓慢冷却到无变量点K(1455℃)时再要急剧冷却到室温?(四)A—B—C三元相图如下图所示:1. 划分分三角形2. 标出界线的性质和温降方向3. 指出化合物的性质4. 写出无变量点的性质(并列出相变式)5. 点1、2熔体的析晶路程。
(S、2、E3在一条线上)6. 计算2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。
答案(一)A-B-C三元相图如图所示6.判断化合物N(AmBn)的性质7.标出边界曲线的温降方向及性质8.指出无变量点的性质,并说明在无变点温度下系统所发生的相变化9.分析点1、点2、点3的结晶路程(表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化)10.点3刚到析晶结束点和要离开析晶结束点时各物相的含量。
1.判断三元化合物A m B n的性质,说明理由?不一致熔融二元化合物,因其组成点不在其初晶区内2.标出边界曲线的温降方向(转熔界限用双箭头);见图3.指出无变量点的性质(E、N);E :单转熔点N :低共溶点4.分析点1,2的结晶路程;(4分)5、1点液相刚到结晶结束点各物质的百分含量L%=1b/bN×100%,B%=(1N/bN) ×(AmBn b/ AmBn B)×100%,AmBn %=(1N/bN) ×(C b/ AmBn B)×100%结晶结束后各物质的百分含量:过1点做副三角形BC AmBn的两条边C AmBn、BM AmBn 的平行线1D、1E,C%=BE/BC×100%,B%=CD/BC×100%,AmBn %=DE/BC×100%。
第七章三元相图一、选择题1.在三元系相图中,三相区的等温截面都是一个连接的三角形,其顶点触及_A__。
A 单相区B两相区C三相区D四相区2.根据三元相图的垂直截面图。
可以_B_ __。
A分析相成分的变化规律B分析合金的凝固过程C用杠杆法则计算各相的相对量D用重心法则计算各相的相对量。
3.在三元相图的两相共存区,系统的自由度数为__B_。
A 1B 2C 0D 34.在三元相图的三相共存区,系统的自由度数为_A_。
A 1B 2C 0D 35.三元系最多存在___C___相平衡。
A. 2B. 3C. 4D. 5二、判断题1.在热力学平衡条件下,三元系统最多4相平衡共存。
√2.三元相图的垂直截面的两相区内杠杆定律不适用。
×3.三元相图的垂直截面可确定合金相成分和量的变化。
×4.在三元相图的三相共存区,系统的自由度数为0。
×5.在三元相图的四相共存区,系统的自由度数为0。
√6.三元相图的垂直截面可应用杠杆定律确定平衡相的成分和相对量。
×7.三元相图的水平截面虽然可以确定合金的相组成,但不能确定平衡相的成分和相对量。
×8.三元相图的投影图可分析合金的结晶过程,并确定合金相与组织的相对量。
√第八章铁碳合金与铁碳合金相图一、判断题1.在Fe-Fe3C系合金中,只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳体存在。
×2.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。
×3.无论何种成分的碳钢,随着碳含量的增加,组织中铁素体相对量减少,而珠光体相对量增加。
×4.在退火状态下,随含碳量增加,钢的强度总是提高的。
×5.在退火状态下,随含碳量增加,钢的硬度总是提高的。
√6.在优质钢中,S、P元素总是有害元素。
(√)7.亚共析钢和过共析钢室温相组成物都是α和Fe3C。
√8.P元素将造成材料冷脆,S元素将导致热脆。
第六章 三元相图作业答案 Chapter 6 Ternary Phase Diagram
作业1:30kg 成分为O (20%A ,50%B ,30%C )的合金与10kg 成分为Z (20%A ,10%B ,70%C )的合金熔化在一起后, 形成新合金x, 试求x 合金中A 、B 、C 组元的含量各是多少,并在浓度三角形中标出各合金。
解答:
30
7050101030--=--=C C
B B X X X X
X B %=40% X C %=40% X A %=20%
作业2: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
2=L
B
W W 。
已知合金K 中A 组元和C 组元重量比为3,液相含B 量为40%, 试求合金K 的成分。
解答:
B
B L B X X BK KL
W W --===100402 X B -40=200-2X B 3X B =240 X B =80% 已知 X A +XB=100%-80%=20%
X A /X C =3
故 X A =15% X C =5%
作业3:
A 、
B 、
C 三组元固态完全不互溶,右图为其三元相图投影图。
已知合金O 的成分为80%A 、10%B 、10%C ,a 点的成分为60%A 、20%B 、20%C ,E 点的成分为50%A 、10%B 、40%C 。
(1)写出图中合金I 和P 的室温平衡组织。
(2)简要写出合金O 的结晶过程和室温平衡组织。
(3)计算室温下合金O 的组织组成物的相对含量。
解:
(1) I :B+(A+B+C )
P :(B+C )+(A+B+C )
(2) 合金O 加热到液相面温度以上后,缓慢降
温,首先遇到液相面Ae 1Ee 3A ,开始结晶出初晶A ,这时液相的成分等于合金成分,两相平衡相联结线的投影是AO 线。
继续冷却时,不断析出初晶A ,液相中A 组元的含量
不断减少,B 、C 组元的含量不断增加,液相成分沿AO 的延长线变化。
当液相成分到达a 点时,开始发生三相共晶转变,L →(A+B )。
此后在温度继续下降时,液相中不断凝固出两相共晶(A+B ),液相成分沿aE 线变化,直到E 点发生四相共晶转变L →(A+B+C )。
在略低于E 点温度凝固完毕,不再发生其它转变。
故合金在室温下的平衡组织为A+(A+B )+(A+B+C )。
(3分)
(3) 作aD//BC ,OF//BC ,aM//AB ,EN//AB ,延长Ea 交AB 于q
()%5060
100)
80100(60100%=----===
AD DF Aa Oa A (1分) %2540
20
405.05.0%)1()%(=-⨯=⨯=-=
+AN MN A Eq Ea B A (1分) (A+B+C)%=1-A%-(A+B)%=25% (1分)
作业4 图示为A 、B 两组元固态完全不溶解、C 组元固态部分溶解的三元相图
的投影图。
(1).假定T A >T B >T C >T e1>T e3>T e2>T E ,画出T 温度(T e3>T>T e2)的等温截面图,
并标注出各相区;(5分)
(2).画出XY 变温截面图,并标注出各相区;(5分) (3).分析合金O 的相变过程。
(2分)
(1) 水平截面
(2)垂直截面
(3)合金O 的相变过程:先从液体里析出L →γ,再发生L →(B+γ),三相
平衡反应结束后又发生四相平衡L →(A+B+γ), 四相平衡反应结束后有双析:γI I I +→B A
最终的组织为:γ+(B+γ)+(A+B+γ)+(I I I +B A )
作业5:根据图1所示三元相图完成下列各题:(共15分)
a) 假定T A>T B>T C>T e1> T e3> T e2 >T E, 画出T温度(T e1>T >T e3)水平截面图。
(6分)
b) 画出XY垂直截面图,并分析合金1、2、3的相变过程。
(9分)
a) 水平截面图:
b) 垂直截面图:
c) 合金1:合金2:
L→β L→β
L→(α+β) L→(α+β)
α→βⅡα→(βⅡ+γⅡ)
β→αⅡβ→(αⅡ+γⅡ)
β+(α+β)+βⅡ+αⅡβ+(α+β)+(βⅡ+γⅡ)+(αⅡ+γⅡ)合金3:
L→β
L→(α+β)
L→(α+β+γ)
α→(βⅡ+γⅡ)
β→(αⅡ+γⅡ)
γ→(βⅡ+αⅡ)
β+(α+β)+(α+β+γ)+(βⅡ+γⅡ)+(αⅡ+γⅡ)+(βⅡ+αⅡ)
作业6
根据图示三元相图完成下列各题:
1. 假定T
A >T
B
>T C>T e1> T e3> T e2>T E,画出T温度(T e1>T>T e2)水平截面图;
2. 画出XY垂直截面图;
3.分析合金x1,x2,x3的相变过程.
7.根据图1所示三元相图完成下列各题:(共15分)
(1).假定T A>T B>T C>T e1> T e3> T e2 >T E, 画出T温度(T e1>T >T e3)水平截面图。
(6分)
(2).画出给定线段的垂直截面图,并分析合金1、2、3的相变过程。
(9分)
(1)水平截面图:
(2)垂直截面图:
1 α→L
2 α→L 3
α→L
()βα+→L
()βα+→L
()βα+→L
∏→βα ∏→βα
()γβα++→L
∏→αβ ∏→αβ ∏∏+→γβα
∏∏+→γβα
∏∏+→αλβ
∏∏+→αλβ
∏∏+→βαγ
室温下各合金的最终组织为
1合金:()∏∏++++αββαα
2合金:()∏∏∏+++++γαββαα
3合金:()()∏∏∏++++++++γαβγβαβαα
作业8:如图所示是A-B-C 三元系合金凝固时各相区、界面的投影图;
a) 写出p ’P ’,E1P ’和P ’E2单变量线的三相平衡反应式; b) 写出图中的四相平衡反应式。
c) 说明O 合金平衡凝固所发生的相变。
d) 分别画出VW 和ZC垂直截面图。
解答:
a) p ’P ’: L+βα→
E1P ’: γβ+→L
P ’E2 : λα+→L
b) γβα+→+L
c) O : I I
I I I I
I I I I
I I +→+→+→+→+→+→βαγγαβαβαγβαβ
αα
L L L ()I I I I I I ++++++γβαγββα
C-Z线垂直截面
V-W线垂直截面。