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第4章 习题4-1 分析w C =0.2%、w C =0.6%、w C =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α-Fe （碳的质量分数是0.008%）和Fe 3C （碳的质量分数是6.69%），故（1） w C =0.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.690.2%100%97.13%6.690.008%197.13% 2.87%Fe C α-=⨯=-=-= w C =0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是α-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α-Fe 碳的成分是0.0218%，P 的碳的成分为0.77%，故w C =0.2%的合金在室温时组织中P 和α的相对量分别为0.20.0218%100%23.82%0.770.0218%123.82%76.18%P α-=⨯=-=-= （2）w C =0.6%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.690.6%100%91.14%6.690.008%191.14%8.86%Fe C α-=⨯=-=-= w C =0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，在室温时组织中P 和α的相对量为0.60.0218%100%77.28%0.770.0218%177.28%22.72%P α-=⨯=-=-= （3）w C =1.2%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.69 1.2%100%82.16%6.690.008%182.16%17.84%Fe C α-=⨯=-=-= w C =1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是P 和Fe 3C ，在室温时组织中P 的相对量为3 6.69 1.2%100%92.74%6.690.77%192.74%7.3%P Fe C -=⨯=-=-=4-2 分析w C =3.5%、w C =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。
铁碳相图补充作业题1.铁碳合金按Fe—Fe3C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金量；（2）共析钢，α和Fe3C的相对含量；（3）45钢（含C：0.45%）中，组织组成物和相组成物的相对含量；珠光体的相对量；（4）T10钢（1%C）中，Fe3CⅡ（5）共晶白口铁中，Fe3C共晶与γ共在共晶温度下的相对量。
共析温度下P与Fe3C的相对量；（6）3.0%的白口铸铁中，先共晶γ（或A）与Ld的相对含量；与Ld的相对量；（7）5.0%的白口铸铁中，Fe3CⅠ3.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、Fe3C分布形态如何？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。
C，在平衡条件下将获得什么组织？（3）若加热到850。
C，又将得到什么显微组织？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。
7.由图说明Fe—C合金平衡结晶时，机械性能与含C量的关系，说明为什么σb在C%＞1%后下降。
8. 铁碳相图如图所示，设有1000g含1%C的奥氏体从1200℃的缓慢冷却到室温，试求：（1）Fe3C开始形成温度。
（2）Fe3C完全形成温度。
（3）最后转变的奥氏体成分。
（4）在727。
C时两相的重量分数。
（5）在室温时，珠光体和二次渗碳体的重量分数(或组织组成物的相对量)9.一碳钢式样，室温平衡组织为P+ Fe3CⅡ，且Fe3CⅡ的重量分数约为1%，估算钢的含碳量。
10. 有一含碳2.0%的铁碳合金试样，室温组织中观察到少量莱氏体，试分析其原因。
11.有一含碳2.2%的铁碳合金，室温组织为珠光体和厚网络状渗碳体没有发现莱氏体，试分析其原因。
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。
第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体。
奥氏体：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。
渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的金属化合物。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
2、Fe3CⅠ：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
Fe3CⅡ：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。
Fe3CⅢ：从铁素体中析出的Fe3C称为三次渗碳体。
共析Fe3C：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。
共晶Fe3C：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。
3、钢：含碳量大于0.00218%，小于2.11%的铁碳合金。
白口铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。
二、填空题1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等两个。
2、Fe－Fe3C相图有4个单相区，各相区的相分别是液相（L）、δ相、铁素体（F）、奥氏体（A）。
3、Fe－Fe3C 相图有三条水平线，即HJB、ECF和PSK线，它们代表的反应分别是包晶反应、共晶反应和共析反应。
4、工业纯铁的含碳量为≤0.0218%，室温平衡组织为F+ Fe3CⅢ。
5、共晶白口铁的含碳量为4.3%，室温平衡组织P占40.37%，Fe3C共晶占47.82%，Fe3CⅡ占11.81%。
6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为0.4707。
7、钢的组织特点是高温组织为奥氏体（A），具有良好的塑、韧性，因而适于热加工成形。
8、白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变，室温平衡组织中都有莱氏体，因而适于通过铸造成形。
三、简答题1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为γ-Fe和α- Fe原子排列的紧密程度不同，γ-Fe的致密度为74%，α- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。
铁碳合金分类和室温下组织组成物、组成相与含碳量之间的关系基本计算：1、共析钢（w c=0.77%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）相组成物相对量计算：室温平衡组织组成物：珠光体（P）P%=100%2、亚共析钢（w c=0.45%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）计算：室温平衡组织组成物：先共析铁素体（F）+珠光体（P）计算：注：亚共析钢中的先析铁素体随着钢中的含碳量增加而减少。
3、过共析钢（w c=1.2%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）计算：室温平衡组织组成物：二次渗碳体（Fe3CⅡ）+珠光体（P）计算：4、共晶白口铸铁（w c=4.3%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）计算：室温平衡组织组成物：二次渗碳体（Fe3C）+珠光体（P）—Ld’（变态莱氏体）计算：5、亚共晶白口铸铁（w c=3.0%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）计算：室温平衡组织组成物：二次渗碳体（Fe3CⅡ）+珠光体（P）+低温莱氏体（L’d）计算：从初晶奥氏体中析出的二次渗碳体的数量为：6、过共晶白口铸铁（w c=5.0%）室温相组成物：铁素体（F）+渗碳体（Fe3C）计算：室温平衡组织组成物：一次渗碳体（Fe3C）+低温莱氏体（L’d）计算：真题计算：1、2012年参照共晶白口铸铁计算即可2、2011年、2010年、2009年参照亚共晶白口铸铁，计算过程中设其含碳量为x，带入求出x即可。
3、2008年计算参照前面，所求含碳量设x即可。
共析渗碳体的量相等，因为，在727℃时发生共析转变，A s→F p+ Fe3C，F和Fe3C组成珠光体P，而二者的珠光体含量均为80%，通过杠杆定理可知，其共析渗碳体的含量也是相等的。
第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：奥氏体：渗碳体：珠光体：莱氏体：2、Fe3CⅠ：Fe3CⅡ：Fe3CⅢ：共析Fe3C ：共晶Fe3C3、钢：白口铸铁：二、填空题1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有）等个。
2、Fe－Fe3C相图有个单相区，各相区的相分别是。
3、Fe－Fe3C 相图有条水平线，即线，它们代表的反应分别是4、工业纯铁的含碳量为，室温平衡组织为。
5、共晶白口铁的含碳量，室温平衡组织P占，Fe3C共晶占，Fe3CⅡ占 %。
6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为。
7、钢的组织特点是高温组织为，具有良好的性，因而适于成形。
8、白口铸铁的特点是液态结晶都有转变，室温平衡组织中都有，因而适于通过成形。
三、简答题1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：2、铁素体（F），奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P），莱氏体（Ld）的结构、组织形态、性能等各有何特点？答：3、Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？答：⑴4、画出 Fe-Fe 3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P 、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。
答：C ： ： E ： G ： H ： J ： N ： P ： S ： ES 线： GS 线： PQ 线： PSK 线：5、简述 Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应，共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。
答：6、亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。
答：7、分析含碳量分别为0.60%、0.77%、1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温F+F e 3C III912℃图2-13 Fe－Fe3C相图A+F e 3C IIA+FP+FP+F e 3C IIPP+Ld+F e 3C II A+Ld+F e 3C IILdLd′Ld′+F e 3C ILd+F e 3C IL+F e 3C IL+AA0.0218％FKP727℃GQ4.3％C A 0.77％ 2.11％ED1227℃1538℃S VIVIVIIIIII组织。
一、选择题(50小题,共100.0分)[1] 铁素体是碳溶解在（ A）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe[2] 在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（ B ）。
A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％[3] Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃[4] 在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（ B）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[5] 通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（ A）。
A细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区C等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区[6] 在铁－碳合金中，当含碳量超过（B ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％[7] 珠光体是一种（C ）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属[8] 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（ A ）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线[9] 在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（ C ）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[10] 在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（ D ）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线[11] 莱氏体是一种（ C ）。
A．固溶体B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属[12] 在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（ C ）。
A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％[13] 过共析钢平衡组织中的二次渗碳体的形状是（ A ）。
A.网状B. 片状C.块状[14] 奥氏体是碳溶解在（ B ）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe[15] 碳的质量分数为0.40%的铁碳合金，室温下的平衡组织为（ B ）。
7章铁碳合金相图习题7章习题1、B 碳溶于γ—Fe的晶格中所形成的固溶体称为_____。
A．铁素体 B．奥氏体 C．马氏体 D．索氏体2、D 对于纯铁来说，由γ—Fe转变为α—Fe是属于_____。
A．共析转变 B．共晶转变 C．等温转变 D．同素异构转变3、A 912℃以下的纯铁的晶体结构是_____。
A．体心方晶格 B．面心立方晶体 C．密排六方晶格 D．体心正方晶格4、B 由液态金属变为固态金属的过程称为_____。
A．凝固 B．结晶 C．再结晶 D．重结5、C 金属的同素异构转变就是金属在固态下发生的_____。
A．结晶 B．凝固 C．重结晶 D ．再结晶6、B 组成合金的元素，在固态下互相溶解成均匀单一的固相称为_____。
A．晶体 B．固溶体 C．化合物 D．共晶体7、 B 碳溶于α—Fe的晶格中形成的固溶体称为_____。
A．奥氏体 B．铁体素 C．渗碳体 D．马氏体8、C 渗碳体的性能特点是_____。
A．硬度低，塑性好 B．硬度高，塑性好 C．硬度高，塑性差 D．硬度低．塑性低9、D 合金中的相结构有_____。
A．固溶体，化合物 B．固溶体，机械混合物C．化合物，机械混合物 D．固溶体。
化合物／机械混合物10、B 珠光体是_____层片状的机械混合物_____。
A．F+A B．F+Fe3C C．A+Fe3C D．P+Fe3C11、D 奥氏体的最大的溶碳量为_____。
A．0．77％ B．>1．0％ C．1．5 ％D．2．11％12、A 渗碳体的形态有多种，在室温的共析钢组织中呈_____。
A．片状 B．网状 C．球状 D．块状13、B 亚共析钢的含碳量为_____。
A．<0．02％ B．<0．77％ C．>0．77％ D．0．77％14、 D 共晶白口铸铁的含碳量为_____。
A．0．02％ B．0．77％ C．2．11％ D．4．3％15、 D 过共析钢的室温平衡组织是_____。
习题与思考题剖析【例题】用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织为在共晶体上分布有5%Sb 作硬质点，试求该合金的成分及硬度（已知条件：纯铅的硬度为3HBS ，纯锑的硬度约为30HBS ）。
1. 分析Pb-Sb 二元合金相图如题图1所示。
由题意可知，在共晶体基体上分布有5%Sb 作硬质点，即指该合金的组织为95%的共晶体组织+5%Sb 硬质点所组成，那么即可判断该合金一定是过共晶成分。
那么，如何利用杠杆定律求出该合金组织的相对百分含量呢？由于杠杆定律仅适用于两相区，那么必须使所求的组织与相应的两相区相对应。
由题图1所示的相图可以看出，只有影线所示的两相区中的两相才有可能与所求的组织近似对应，即共晶体与液相对应（因为，在共晶线上一定成分的液相全部转变为共晶体组织），硬质点与先共晶相相对应。
那么，又如何来求硬度呢？这就要联想到相图与性能之间的对应关系，即硬度与成分对应为直线关系（如题图2所示），这样就可利用题目所给的已知条件，求出该合金的算术平均值来。
题图 1 PB – SB 二元合金相图 题图 2 化学成分与硬度之间的关系 2. 解答设该合金的成分为X%Sb ，则根据杠杆定律：W Sb =2.111002.11--X =5 ， X=15.6 或 X X --=1002.11955 ，X=15.6 该合金的硬度为：3+7)330(1006.15=-⨯HBS或 先求出铅和锑这两个相的相对百分含量，即W Pb =1001006.15100⨯-%=84.4% ，W Sb =15.6% 所以，该合金的硬度为：3×84.4%+30×15.6%=7HBS3. 常见错误剖析（1）对于题目所叙“要求其组织为在共晶体基体上分布有５% Ｓｂ作硬质点”这句话不理解，误认为两相的相对百分含量为5%的Sb，95%的Pb，那么该合金变为亚共晶合金，其结果必然造成一错再错；（2）不会应用杠杆定律来求解该合金组织的相对百分含量，具体表现在直接利用室温下的两相区来进行计算，“组织”和“相”混为一谈；（3）对于求解该合金的硬度感到茫然而不知所措，无从着手。
第四章铁碳合金相图填空题：1.莱氏体是由和构成的机械混合物。
2.为消除铸造生产中产生的枝晶偏析可采用退火。
3.一块纯铁在912℃发生γ→α转变时，体积将。
4. 共晶转变和共析转变的产物都属于_____相混合物。
5. 碳溶解在中所形成的称为铁素体，铁素体的晶格结构为，碳溶解在中所形成的称为奥氏体，奥氏体的晶格结构为。
6.在室温下，45钢的相组分是，组织组分是。
7. 分别填出下列基本组织的符号: 铁素体，奥氏体，珠光体，渗碳体，高温莱氏体，变态莱氏体。
8.在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3C II最多的合金成分点为。
9. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为，共析点的含碳量为。
10. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是，共析转变温度是。
11.实际生产中，要进行热轧或热锻，必需把钢加热到相区。
12.铁碳合金的主要力学性能与碳的质量分数的关系：Wc<0.9%时，碳质量分数增加，其和增加，而和降低；Wc>0.9% 时，碳质量分数增加，其增加，而、和降低。
判断题：1. 在Fe-Fe3C相图中,GS线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，热处理中称为A3线。
（）2. 在铁碳合金相图中，凡是具有E点和F点之间成分的合金缓冷到1148℃时都将发生共晶转变。
( )3. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。
( )4. 在铁碳合金中，只有共析钢结晶时，才发生共析转变，形成共析组织。
( )5. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。
( )6. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。
( )7. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其强度随之提高。
( ) 8. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达2.11%。
( )9.金属化合物的特点是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆，故莱氏体属于金属化合物。
考点1：基础知识
例（解释名词）：珠光体。
考点2：铁碳相图综合
例1：画出Fe-Fe3C相图；
例2：分析碳含量w C=1.1%的铁碳合金从液相平衡凝固到室温时的转变过程，画出组织转变示意图，并计算出室温时各组织的相对含量。
例3：根据如图所示的铁碳平衡相图，回答以下问题：（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w C=1.2%的过共析钢在室温下的平衡组织，并计算二次渗碳体的百分数；（3）含碳量w C=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？如有的话，计算其百分数。
例4：如图所示为铁碳相图和一个含3.5%C的铁碳合金缓冷凝固组织。
说明或示意画出此合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程，并说明图（b）的最终组织；计算图（b）中箭头所指的树枝状组织的重量百分量；再分别计算共析转变后合金中铁素体和全部的珠光体组织重量百分量（Fe3C 含6.69%C）。
例4：如图（a）所示为铁碳相图，图（b）、（c）、（d）分别为三个不同成分（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、硝酸酒精浸蚀）。
说明它们各是哪个成分
的合金，为什么？
（2）分析图（d）组织的凝固过程，并计算该合金中白色长条状组织的重量相对量（Fe3C含6.69%C）。
第三章铁碳相图(含答案)第三章铁碳相图一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、从相变的角度来看，钢与铸铁是按________来区分的，钢与工业纯铁是按________来区分的。
答案：有无共晶转变、有无共析转变2、碳溶解在________中形成的间隙固溶体称为奥氏体，常用符号________表示；奥氏体的力学性能是________和________不高，但具有良好的________。
答案：γ-Fe、A、强度、硬度、塑性3、渗碳体是铁和碳的化合物，常用________表示；渗碳体的含碳量为6．69％，具有复杂的晶格，它的________很高，脆性很大，而________和________几乎等于零。
C、硬度、塑性、韧性答案：Fe3C相图，它由三个典型的二元合金相图组合而成，即________、________和4、统观Fe-Fe3________。
答案：匀晶（型）相图、共晶（型）相图、包晶（型）相图5、铁碳合金在固态下的基本相有________、________和________三种。
答案：铁素体（F）、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)6、在钢中，由于铁与碳的相互作用，可以形成四种基本组织，即________、________、________和________。
答案：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）7、Fe-FeC相图中，根据E点（含碳量为________）可将铁碳合金分为________和________3两大部分。
答案：2.11%、（碳）钢、铸铁8、在铁碳合金的基本相中，属于固溶体的有________、________，属于金属间化合物的有________。
答案：奥氏体、铁素体、渗碳体9、含碳量为4.3％的铁碳合金叫________，在1148℃以上为________，缓冷至1148℃时发生________反应，继续冷却到727℃时发生________转变，其室温组织为________。
7章习题1、B 碳溶于γ—Fe的晶格中所形成的固溶体称为_____。
A.铁素体B.奥氏体C.马氏体D.索氏体2、D 对于纯铁来说,由γ—Fe转变为α—Fe是属于_____。
A.共析转变B.共晶转变C.等温转变D.同素异构转变3、A 912℃以下的纯铁的晶体结构是_____。
A.体心方晶格B.面心立方晶体C.密排六方晶格D.体心正方晶格4、B 由液态金属变为固态金属的过程称为_____。
A.凝固B.结晶C.再结晶D.重结5、C 金属的同素异构转变就是金属在固态下发生的_____。
A.结晶B.凝固C.重结晶 D .再结晶6、B 组成合金的元素,在固态下互相溶解成均匀单一的固相称为_____。
A.晶体B.固溶体C.化合物D.共晶体7、B 碳溶于α—Fe的晶格中形成的固溶体称为_____。
A.奥氏体B.铁体素C.渗碳体D.马氏体8、C 渗碳体的性能特点是_____。
A.硬度低,塑性好B.硬度高,塑性好C.硬度高,塑性差D.硬度低.塑性低9、D 合金中的相结构有_____。
A.固溶体,化合物B.固溶体,机械混合物C.化合物,机械混合物D.固溶体。
化合物/机械混合物10、B 珠光体是_____层片状的机械混合物_____。
A.F+AB.F+Fe3CC.A+Fe3CD.P+Fe3C11、D 奥氏体的最大的溶碳量为_____。
A.0.77%B.>1.0%C.1.5 %D.2.11%12、A 渗碳体的形态有多种,在室温的共析钢组织中呈_____。
A.片状B.网状C.球状D.块状13、B 亚共析钢的含碳量为_____。
A.<0.02%B.<0.77%C.>0.77%D.0.77%14、D 共晶白口铸铁的含碳量为_____。
A.0.02%B.0.77%C.2.11%D.4.3%15、D 过共析钢的室温平衡组织是_____。
A.FB.F+PC.PD.P+Fe3C16、B 在铁碳合金相图上,温度为1148℃,含碳4.3%的C点称_____。
铁碳合金相图一、选择题1、铁素体就就是碳溶解在( )中所形成得间隙固溶体。
A、α-FeB、γ－FeC、δ-ＦeD、β－Fe2、奥氏体就就是碳溶解在( )中所形成得间隙固溶体。
ﻫ A、α-Ｆe B、γ-FｅC、δ-FｅＤ、β－Feﻫ３、渗碳体就就是一种（)。
A、稳定化合物B、不稳定化合物C、介稳定化合物D、易转变化合物４、在Fe－Ｆe3C相图中，钢与铁得分界点得含碳量为( )。
A、2％B、2、06% Ｃ、2、11% D、２、2％ﻫ５、莱氏体就就是一种( )。
A、固溶体B、金属化合物Ｃ、机械混合物 D、单相组织金属6ﻫ、在Fe-Fｅ3Ｃ相图中,ES线也称为( ）。
A、共晶线B、共析线C、A３线D、Aｃm线7ﻫ、在Ｆe-Fe3C相图中,ＧＳ线也称为( )。
A、共晶线B、共析线C、A3线D、Acm线8ﻫ、在Ｆe－Fｅ３C相图中，共析线也称为( )。
A、A1线Ｂ、ECF线 C、Acｍ线Ｄ、ＰSK线ﻫ９、珠光体就就是一种( ）。
Ａ、固溶体Ｂ、金属化合物 C、机械混合物Ｄ、单相组织金属10、在铁－碳合金中,当含碳量超过( )以后,钢得硬度虽然在继续增加,但强度却在明显下降。
A、0、８%B、0、9％C、1、0％D、1、１％１1、通常铸锭可由三个不同外形得晶粒区所组成,其晶粒区从表面到中心得排列顺序为( )。
ﻫ A、细晶粒区－柱状晶粒区-等轴晶粒区 B、细晶粒区-等轴晶粒区－柱状晶粒区C、等轴晶粒区-细晶粒区-柱状晶粒区D、等轴晶粒区－柱状晶粒区-细晶粒区1２、在Fｅ-Fe3C相图中,PSK线也称为( )。
Ａ、共晶线B、共析线Ｃ、A3线 D、Aｃm线１３、Fe-Ｆe３C相图中,共析线得温度为（ )。
ﻫＡ、724℃ B、７2５℃ C、726℃Ｄ、727℃1４、在铁碳合金中,共析钢得含碳量为( )。
A、0、６7% Ｂ、０、７7％ C、０、8％D、0、8７％ﻫ二、填空题ﻫ１、珠光体就就是(铁素体）与( 二次渗碳体）混合在一起形成得机械混合物。
第五章铁碳相图习题参考答案一、解释下列名词答：1、铁素体：碳溶入α－Fe中形成的间隙固溶体。
奥氏体：碳溶入γ－Fe中形成的间隙固溶体。
渗碳体：铁与碳形成的具有复杂晶体结构的金属化合物。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
莱氏体：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
2、Fe3CⅠ：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
Fe3CⅡ：从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。
Fe3CⅢ：从铁素体中析出的Fe3C称为三次渗碳体。
共析Fe3C：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。
共晶Fe3C：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。
3、钢：含碳量大于0.00218%，小于2.11%的铁碳合金。
白口铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。
二、填空题1、常温平衡状态下，铁碳合金基本相有铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等两个。
2、Fe－Fe3C相图有4个单相区，各相区的相分别是液相（L）、δ相、铁素体（F）、奥氏体（A）。
3、Fe－Fe3C 相图有三条水平线，即HJB、ECF和PSK线，它们代表的反应分别是包晶反应、共晶反应和共析反应。
4、工业纯铁的含碳量为≤0.0218%，室温平衡组织为F+ Fe3CⅢ。
5、共晶白口铁的含碳量为4.3%，室温平衡组织P占40.37%，Fe3C共晶占47.82%，Fe3CⅡ占11.81%。
6、一钢试样，在室温平衡组织中，珠光体占60%，铁素体占40%，该钢的含碳量为0.4707。
7、钢的组织特点是高温组织为奥氏体（A），具有良好的塑、韧性，因而适于热加工成形。
8、白口铸铁的特点是液态结晶都有共晶转变，室温平衡组织中都有莱氏体，因而适于通过铸造成形。
三、简答题1、为什么γ-Fe 和α- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为γ-Fe和α- Fe原子排列的紧密程度不同，γ-Fe的致密度为74%，α- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（γ-Fe →α-Fe ）转变时体积将发生膨胀。
2、铁素体（F），奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P），莱氏体（Ld）的结构、组织形态、性能等各有何特点？答：铁素体结构为体心立方晶格。
由于碳在α-Fe中的溶解度`很小，它的性能与纯铁相近。
塑性、韧性好，强度、硬度低。
它在钢中一般呈块状或片状。
奥氏体（A）结构为面心立方晶格。
因其晶格间隙尺寸较大，故碳在γ-Fe中的溶解度较大。
有很好的塑性。
渗碳体（Fe3C）具有复杂晶格的间隙化合物。
渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。
在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。
在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。
珠光体（P）为铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
铁素体和渗碳体呈层片状。
珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。
莱氏体（Ld）为奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。
由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。
3、Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？答：⑴碳钢和铸铁都是铁碳合金，是使用最广泛的金属材料。
铁碳合金相图是研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重要指导意义。
⑵为选材提供成分依据：铁碳相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；根据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。
对于锻造：根据相图可以确定锻造温度。
对焊接：根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：铁碳相图更为重要，如退火、正火、淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。
⑶由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象。
4、画出 Fe-Fe3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、PSK 各点、线的912℃A+F e3C II A+F A+Ld+F e3C IILd Ld+F e3C IL+F e3C IL+A A0.0218％F KP727℃GQ4.3％CA0.77％2.11％ED1227℃1538℃SVIVIVIIIIII意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。
答：C ：共晶点1148℃ 4.30%C ，在这一点上发生共晶转变，反应式：C Fe A Lc E 3+⇔，当冷到1148℃时具有C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体()()C Fe A Le E 3+→E ：碳在Fe -γ中的最大溶解度点1148℃ 2.11%CG ：Fe Fe -⇔-γα同素异构转变点（A 3）912℃ 0%CH ：碳在Fe -δ中的最大溶解度为1495℃ 0.09%CJ ：包晶转变点1495℃ 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：J H B A L ⇔+δ当冷却到1495℃时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相δ反应生成具有J 点成分的固相A 。
N ：Fe Fe -⇔-δγ同素异构转变点（A 4）1394℃ 0%CP ：碳在Fe -α中的最大溶解度点 0.0218%C 727℃S ：共析点727℃ 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：c Fe F A p s 3+⇔，当冷却到727℃时从具有S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物——珠光体P （c Fe F p 3+）ES 线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm 温度线，随温度的降低，碳在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以C Fe 3形式析出，所以具有0.77%～2.11%C 的钢冷却到Acm 线与PSK 线之间时的组织ⅡC Fe A 3+，从A 中析出的C Fe 3称为二次渗碳体。
GS 线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A 3线，GP 线则是铁素体析出的终了线，所以GSP 区的显微组织是A F +。
PQ 线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解度减少，多余的碳以C Fe 3形式析出，从F 中析出的C Fe 3称为三次渗碳体ⅢC Fe 3，由于铁素体含碳很少，析出的ⅢC Fe 3很少，一般忽略，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变。
PSK 线：共析转变线，在这条线上发生共析转变C Fe F A P S 3+⇔，产物（P ）珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生。
5、简述 Fe-Fe 3C 相图中三个基本反应：包晶反应，共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。
答：共析反应：冷却到727℃时具有S 点成分的奥氏体中同时析出具有P 点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物。
γ−−→−æ727包晶反应：冷却到1495℃时具有B 点成分的液相与具有H 点成分的固相δ反应生成具有J 点成分的固相A 。
L 0.5+δ0.1−−→−æ1495γ0.16 共晶反应：1148℃时具有C 点成分的液体中同时结晶出具有E 点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物。
L 4.3−−→−æ1147γ2.14+ Fe 3C 6.69 6、亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。
答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。
其中铁素体呈块状。
珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。
共析钢的组织由珠光体所组成。
过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。
共同点：钢的组织中都含有珠光体。
不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。
7、分析含碳量分别为0.60%、0.77%、1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织。
答：0.77%C:在1～点间合金按匀晶转变结晶出A ，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。
冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转变结束时全部为珠光体P ，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，当温度继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶度线PQ 变化，析出三次渗碳体Fe3C III ，它常与共析渗碳体长在一起，彼此分不出，且数量少，可忽略。
室温时组织P 。
0.60% C ：合金在1～2间按匀晶转变结晶出A ，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。
冷到3点时开始析出F ，3～4点A 成分沿GS 线变化，铁素体成分沿GP 线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S 点成分（含碳0.77%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.0218%C ，所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ 线变化，析出三次渗碳体，同样Fe3C III 量很少，可忽略。
所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P1.0% C ：合金在1～2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体Fe3C II ，Fe3C II 沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4间Fe3C II 不断析出，奥氏体成分沿ES 线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的Fe3C II 保持不变，称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为先共析二次渗碳体和珠光体，忽略Fe3C III 。
室温组织为二次渗碳体和珠光体。
8、指出下列名词的主要区别：一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体。
答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。
二次渗碳体：从A 中析出的C Fe 3称为二次渗碳体。
三次渗碳体：从F 中析出的C Fe 3称为三次渗碳体ⅢC Fe 3。
共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。
共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体。
9、根据 Fe-Fe3C 相图，计算：⑴室温下，含碳 0.6% 的钢中珠光体和铁素体各占多少；⑵室温下，含碳 1.2% 的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少；⑶铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。
答：⑴W p=(0.6-0.0218)/(0.77-0.0218)*100%=77.28% W F=1-77.28%=22.72%⑵Wp =(2.11-1.2)/(2.11-0.77)*100%=69.91% WFe3CⅡ=1-69.91%=30.09%⑶WFe3CⅡ=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)*100%=22.64%WFe3CⅢ=0.0218/6.69*100%=0.33%10、某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占 80% ，问此钢材的含碳量大约是多少？答：由于组织为珠光体+铁素体，说明此钢为亚共析钢。
