材料科学基础-第4次作业说课讲解

WA=50%*85%+50*10%=47.5% WB= 50%*10%+50*20%=15% WC= 50%*5%+50*70%=37.5%
的组织特点； （2） Al 为 fcc 结构，图中的相为何种晶体结构？ （3） 指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围。 （4） 设 X 合金平衡凝固完毕时的组织为初晶+(+θ)共晶，其中初晶占
80%，则此合金中θ组元的含量是多少？ （5） 绘出 T=560℃温度时各相的自由能-成分曲线示意图。
100
—
800
（a）画出平衡相图，并注明个区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合 物的分子式（原子量 A=28，B=24）。（b）100kg 的含 20wt.%B 的合金在 800℃平衡冷却到室温，最多能分离出多少纯 A。
解: （a）
a点， 纯 A，
如图， ；
b点，
，
c点， d点， e点， 纯 B，
ledeburite 莱氏体。铁碳相图中共晶转变后的产物，是γ和 物。
的机械混合
2. Analyze the transformations experienced by a Fe-C alloy containing 3.5% carbon as it is slowly cooled from the liquid to room temperature. (1) Determine the microstructures at 1149℃, 1147℃, 728℃, 726℃ and 20℃. (2) Calculate the relative amount of each phase present in term of mass fraction. (3) Calculate the relative amount of each microstructure in term of mass fraction.
WC= WL*0.25=33.3%*0.25=4.99%
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合金 K 的成分为： A 14.97%； B 80.02%； C 4.99%。
2. 成分为 40%A、30%B 和 30%C 的三元系合金在共晶温度形成三相平衡， 三相成分如下:
计算液相、α 相和 β 相各占多少分数；试估计在同一温度 α 相和 β 相
Solution （1） 1149℃→ 1147℃ → 728℃ → 726℃ → 20℃
L+γ →γ+Le → γ+ （2） （3）
+Le→P+
→P+
+
3. 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: 变态莱氏体中
共晶反应完成后
时，
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解：（a）80%； （b）20%； (c)20%； (d) 五,三元相图 1. 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 WB/WL
= 2。已知合金中 A 组元和 C 组元的重量比为 3，液相含 B 量为 40%，试求 合金 K 的成分。 解：∵WB/WL = 2，∴WB1=66.7%，WL=33.3% L 中 B ，WB2=33.3%*40%=13.32%。∴WB= WB1 +WB2=80.02% ∵A/C=3，∴WA= WL*0.75=33.3%*0.75=14.97%
材料科学基础-第 4 次作业
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四、二元相图
1. ferrite 铁素体。碳在α-Fe 中形成的间隙固溶体称为铁素体。 austenite 奥氏体。碳溶入γ-Fe 形成的间隙固溶体称为奥氏体， FCC 结构。
cementite 渗碳体。即 ，是一种中间相，具有正交结构的间隙化合物。
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pearlite 珠光体。α和 呈片层相间分布的组织，经抛光腐蚀后在显微镜下 观察很像指纹并有珍珠光泽。
4. 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，由热分析测得下列数据：
含B量 （wt%.%）
液相线温 固相线温 度（℃） 度（℃）
0
—
1000
20
900
750
40
765
750
43
—
750
50
930
750
63
—
1040
80
850
640
90
—
640
的成分同上，但各占 50%时合金的成分。
解： 设液相、α 相和 β 相各占 x,y,z.
50%x+85%y+10%z=40%……A 40%x+10%y+20%z=30%……B 10%x+5%y+70%z=30%……C
x=10.5% y=34.2% z=55.3%
所以，液相占 10.5%，α 相 34.2%，β 相 55.3%；
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（2）α为端际固溶体，与 Al 结构相同，FCC 结构。 （3）变形合金 0~5.65%；铸造合金 33.2%附近。 （4） (5)如图， 6. 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 ？
解:（1）5.5%： 平衡结晶：L→L+α→α→α+ , 不发生共晶反应，室温下α和析出 的量可用杠 杆定律计算。快速冷却不平衡结晶 Cu 可能超过 5.65%发生共晶反应。 5.8%Cu：发生共晶反应，可用杠杆定律计算相对含量。 L→L+α→L+α+(α+θ) →α+(α+θ) →α+(α+θ)+
中间相为 。 (b)由图中虚线可知，在
范围，液相成分沿液相线变化，析出 A。
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设刚到
时，析出 A 的质量为
，
剩余液相 L 质量为 100-53.5=46.5kg，在
发生共晶反应析出
,设
共晶反应析出 A 质量为 ，
∴最多能分理出纯 A 的质量为
5. 如图的二元合金相图， （1） 分析 5.5%Cu 合金和 5.8%Cu 合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时