第三章铁碳相图含答案.docx
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第三章铁碳相图含答案
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：
Fe
3
C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-Fe
3
________。
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-Fe
C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________。
答案：
共晶铸铁、液相、共晶、共析、变态莱氏体
10、在钢中，铁与碳的相互作用有两种形式，即________和________。
答案：
形成固溶体、形成（金属间）化合物
11、在Fe-Fe
C相图中ECF线称为________，合金冷却到此线时（1148℃），从液体合金中
3
同时结晶出________和________的机械混合物，即莱氏体。
答案：
共晶反应线、奥氏体、渗碳体
12、铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为_________，用符号_________表示；其力学性能是_________较高，硬度适中，具有一定的_________。
答案：
珠光体、P、强度、塑性
13、含碳量为0.77％的铁碳合金叫_________钢，其室温组织为_________。
答案：
共析、珠光体
二、单项选择（下列题中选项可能多个正确，但只选择其中最佳的一项）
1、碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，奥氏体的性能是（）。
A、低的塑性和韧性，较高的强度和硬度
B、强度和硬度不高、塑性良好
C、强度较高、硬度适中，有一定的塑性
答案：
B
2、碳原子和氮原子溶入铁原子晶格中形成的固溶体类型（）。
A、前者为置换式，后者为间隙式
B、前者为间隙式，后者为置换式
C、两者均为间隙式
答案：
C
3、铁碳合金中碳的质量分数越高，则（）。
A、渗碳体含量越多
B、铁素体含量越多
C、莱氏体含量越多
答案：
A
4、钢材锻造的温度范围必须选择在铁碳相图中的（）；
A、F＋P区
B、A＋F区
C、单一A区
答案：
C
5、铁素体的力学性能是（）；
A、强度高、塑性好、硬度低
B、强度低、塑性差、硬度低
C、强度低、塑性好、硬度低
答案：
C
6、在平衡状态下，当钢的含碳量超过0.9％时，强度下降，塑性、韧性降低，硬度（）。
A、下降
B、升高
C、不再升高
答案：
B
7、碳的质量分数为1.2％的铁碳合金的室温组织为（）
A、珠光体和铁素体
B、百分之百的珠光体
C、珠光体和二次渗碳体
答案：
C
8、所有过共析钢在室温下的组织都由珠光体和二次渗碳体组成，但含碳量不同，珠光体和二次渗碳体相对数量不同，含碳量增加，则组织中的二次渗碳体数量（）。
A、增加
B、减少
C、不增不减
答案：
A
9、渗碳体的合金结构为（）。
A.置换固溶体
B.机械混合物
C.金属间化合物
答案：
C
10、碳的质量分数为1.2％的铁碳合金的室温组织为（）
A.珠光体和铁素体
B.百分之百的珠光体
C.珠光体和二次渗碳体
答案：
C
11、将共析钢缓慢加热到750℃时，此时共析钢的组织是（）。
A、Fe+Fe
C
3
B、A
C、A+L
答案：
B
12、在亚共析钢的室温组织中，随着含碳量增加，则组织中的珠光体数量（）。
A、增多
B、减少
C、不增不减
答案：
A
三、是非题（判断下列说法正确与否,正确用√错误用×表示）
1、铸铁的含碳量小于2.11％。
（）
答案：
×
2、含碳量大于2.11％小于6.69％的铁碳合金从液态冷却到1148℃时都会发生共晶转变。
（）
答案：
√
3、钢材轧制或锻造的温度范围必须选择在Fe-Fe
3
C相图中均匀单一的奥氏体区域内。
（）答案：
√
4、碳素钢含碳量越高，力学性能越好。
（）
答案：
×
5、亚共析钢随含碳量的提高，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。
（）
答案：
√
6、珠光体和莱氏体都是机械混合物，所以它们的力学性能相同。
（）
答案：
×
7、在典型铁碳合金的结晶过程分析中，亚共析钢的结晶过程为L→L+A→A→A+Fe
3C
Ⅱ→
P+Fe
3C
Ⅱ
。
（）
答案：
×
8、在金属材料中，只有铁和铁合金有同素异构转变，因此在工艺中应用很广。
（）
答案：
×
四、问答题（回答下列问题，有计算时应列出公式、算式及计算步骤）
1、在平衡条件下，45钢、T8钢和T12钢的硬度、强度、塑性和冲击韧性哪个大哪个小？
变
化规律是什么？
原因是什么？
答案：
45钢的硬度、强度最低而塑性、冲击韧性最高，T8钢的强度最高，T12的硬度最高而塑性、冲击韧性最低。
（2分）
随着含碳量的增加，钢中渗碳体的量也增多，形成珠光体的量也增多，钢的强度和硬度升高，而塑性、韧性下降；（2分）
当含碳量超过共析成分后，由于形成二次渗碳体，珠光体的量开始下降，二次渗碳体随含碳量的继续增加而逐渐增加，并沿原奥氏体晶界形成网状后因割断了晶粒之间的联系，使强度明显下降，塑性和韧性也急剧降低，但硬度值仍继续升高。
（2分）
2、结合Fe-Fe
3
C相图阐述共析转变与共晶转变的异同点。
答案：
共析转变为固相奥氏体（A）→珠光体（α+Fe3C），（2分）而共晶转变是液体（L）→莱氏体（A+Fe3C）。
（2分）两个转变的相同点都是由一个相同时转变为两个相的机械混合物；（1分）不同点是共析转变是固相转变为固相，而共晶转变是液相转变为固相。
（1分）
3、试比较45、T8和T12钢的硬度、强度、塑性和冲击韧性有何不同。
答案：
45钢的硬度、强度最低而塑性、冲击韧性最高；（2分）T8钢的强度最高；（1分）
T12的硬度最高而塑性、冲击韧性最低。
（1分）
4、分析碳钢中成分（含碳量）和力学性能之间的关系。
答案：
随碳含量增加，硬度提高，而塑性和韧性下降；（2分）
当碳含量小于0.9%时，随碳含量增加，强度增高；当碳含量达0.9%时，由于Fe3C呈网状分布，使强度开始下降，将随碳含量增加，强度下降（2分）
五、综合分析题（根据题目给出内容，用所掌握知识综合分析下列各题）
1、利用铁碳平衡相图分析15钢、20钢、30钢、45钢、55钢、60钢、T10、T11、T1
2、T13的平衡结晶过程，画出这一过程的冷却曲线及组织转变示意图，并计算15钢室温时组织组成物的相对量。
15钢：
F=%83%1000218
.077.015.077.0=?
--；（3分）P=1-F%=1-83%=17%（1分）
20钢：
F=%
76%1000218.077.02
.077.0=?
--（3分）
P=1-76%=24%（1分）
30钢：
F=%
63%1000218.077.030
.077.0=?
--；（3分）
P=1-F%=1-63%=37%（1分）
T10钢：
%
9677
.069.60
.169.6=--=
P
Fe3CⅡ=1-96%=4%
45钢:
%
43%1000218.077.045
.077.0=?
--=
α；
P=1-43%=57%
55钢：
F=%
1000218.077.055
.077.0?
--=30%；（3分）；P=1-F%=1-30%=70%（1分）
60钢：
F=%
23%1000218.077.060
.077.0=?
--；（3分）P=1-F%=1-23%=77%（1分）
T11钢：
%
94%10077.069.61
.169.6=?
--=
P；Fe3CⅡ=1-94%=6%
T12钢：
%
93%10077.069.62
.169.6=?
--=
P；Fe3CⅡ=1-93%=7%
Fe-Fe3C相图
C1
2
3
4
5
6
6.69
温
度
D
T13钢：
%
91
%
100
77
.0
69
.6
3.1
69
.6
=
?
-
-
=
P
；Fe3C
Ⅱ
=1-91%=9%
2、综述碳钢中成分（含碳量）—平衡组织—力学性能之间的关系。
答案：
碳钢中，成分与平衡组织的关系：
亚共析钢的平衡组织位。
随碳含量增高，F的相对量减少，而P的相对量增加；（2分）当碳含量达0.77%（即共析钢）时，P达100%；（1分）
过共析钢中，平衡组织为P+Fe
3C。
随含碳量增高，P的量相对减少，而Fe
3
C的量增加。
（2
分）
成份与力学性能的关系：
随碳含量增加，硬度提高，而塑性和韧性下降；（2分）
当碳含量小于0.9%时，随碳含量增加，强度增高；（1分）
当碳含量达0.9%时，由于Fe3C呈网状分布，使得强度将随碳含量的增加而下降（2分）
3、在钢中，由于铁与碳的相互作用，能形成那些基本组织？
这些基本组织的结构和力学性能有何特点？
答案：
形成的基本组织有铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）和珠光体（P）（2分）
其中铁素体（F）强度、硬度低而塑性、韧性高。
（1分）
奥氏体的强度、硬度不高，塑性、韧性较好。
（1分）
渗碳体硬而脆。
（1分）
珠光体强度高，硬度适中，具有一定的塑性。
（1分）
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