鐵碳相圖補充作業題答案
1. 鐵碳合金按fe—fe3c相圖成分區域分成七類，分別是什麼？
2. 分析以上七種成分合金平衡結晶過程與最終組織，並計算：
（1） 工業純鐵中三次滲碳體的最大含量。
分析：在工業純鐵中，隨c含量的增加，三次滲碳體的含量也越多，當c%=0.0218% （即p點成分的工業純鐵中）時，fe3cⅲ量達到最大值。
wfe3cⅲ=×100%=0.33%
（2） 共析鋼中，α和fe3c的相對含量。（fe3cⅲ量很少，一般忽略不計）
wα===88%
wfe3c=1－88%=12%
（3）45鋼（含c：0.45%）中，組織組成物和相組成物的相對含量。
分析：45鋼組織組成物為：鐵素體（先共析）+ 珠光體
相組成物為：鐵素體（α）+ 滲碳體（fe3c）
由於fe3cⅲ量很少，可以忽略不計，只考慮727℃共析轉變完成之後即可。
組織組成物：
相組成物：
注：共析鋼中，室溫組織為α+ p wc%↑， wp↑，可近似根據亞共析鋼的平衡組織來估算鋼的含c量。
wp=∴ 鋼的含c量 c=0.8wp （忽略α、p密度的差別）wp：珠光體所佔的面積百分比。
(4)t10鋼（1%c）中，fe3cⅱ和珠光體的相對量
wfe3cⅱ==4%
wp=1—4%=96%
注：在過共析鋼中，wc↑， fe3cⅱ↑
當 wc=2.11% fe3cⅱ達到最大值
wfe3cⅱ最大=
(5)共晶白口鑄鐵中，fe3c共晶與γ共在共晶溫度下的相對量。共析溫度下p與fe3c的相對量。
分析：從1148℃ → 727℃過程中，γ共 → fe3cⅱ
冷至727℃，fe3cⅱ析出完成，剩餘γ共 → p ，∴wp＝40% （wγ共＝52% )
（6）3.0%的白口鑄鐵中，先共晶γ（或a）與ld的相對含量
γ初=ld=1—60%=40%
（7）5.0%的白口鑄鐵中，fe3cⅰ 與ld的相對量。
wfe3cⅰ=%=29%
wl d=1—29%=71%
3. 填寫fe—fe3c的組織組成圖。
4. fe—c合金室溫組織中的基本相為f、fe3c分布形態如何？
f： 游離f， 等軸晶粒； 共析組織中，f 層片狀
fe3cfe3c共晶 fe3cⅱ fe3c共析 fe3cⅲ
粗大片狀或板片狀基體網狀層片狀薄片狀
5. 一塊碳鋼在平衡冷卻條件下，顯微組織中含有50%的珠光體和50%的鐵素體，問：
（1） 此合金中碳的濃度為多少？
（2） 若合金加熱到730℃，在平衡條件下將獲得什麼組織？
（3） 若加熱到850℃，又將得到什麼顯微組織？
解：（1）設合金的含c量為x%，則根據槓桿定律：
50%（α）= x=0.385%
或50%（p）= x=0.385%
或x=0.8wρ=0.8×0.5%=0.4%
（根據相圖來確定）
6. 描述5%c的鐵碳合金平衡冷卻至室溫的過程，最終得到什麼組織？並計算室溫組織中一次滲碳體，共晶滲碳體，二次滲碳體，共析滲碳體，三次滲碳體的重量分數。
解：（1）冷卻過程中，首先凝固出fe3cl→fe3cⅰ
（2）冷至1148℃時剩餘液相發生共晶轉變 l→（γ+fe3c）， fe3cⅰ+ld
（3）繼續冷卻，ld中的γ析出fe3cⅱ γ→fe3cfe3cⅰ+ld+fe3cⅱ
（4）至727℃，ld中的γ發生共析轉變 γ→(α+fe3c)p fe3cⅰ+ l』d +fe3cⅱ
（5）繼續冷卻，p中的α析出fe3cⅲ α→fe3cⅲ fe3cⅰ+l』d+ fe3cⅱ+ fe3cⅲ
由共晶γ中析出的fe3cⅱ依附在共晶fe3c基體上難以分辨，fe3cⅲ的量很少忽略不計，所以最終組織：fe3cⅰ+ l』d
由槓桿定律：
wfe3cⅰ=%=29%
wl d=1－29%=71%
fe3cⅲ=
7. 由圖說明fe—c合金平衡結晶時，機械效能與含c量的關係，說明為什麼b在c%＞1%後下降。
（略，見課件）
8. 鐵碳相圖如圖所示，設有1000g含1%c的奧氏體從1200℃的緩慢冷卻到室溫，試求：
（1）fe3c開始形成溫度。
（2）fe3c完全角成溫度。
（3）最後轉變的奧氏體成分。
（4）在727℃時兩相的重量分數。
（5）在室溫時，珠光體和二次滲碳體的重量分數(或組織組成物的相對量)
解：(1) ~ 820℃
（2）共析溫度727℃（忽略fe3cⅲ的析出）
(3) 0.77c% 即共析成分
(4) wα=
wfe3c=或wfe3c=1－85%=15%
（5）wρ=
wfe3cⅱ=1－96%=4% （忽略fe3cⅱ的析出）
9. 一碳鋼式樣，室溫平衡組織為p+ fe3cⅱ，且fe3cⅱ的重量分數約為1%，估算鋼的含碳量。
解：根據槓桿定律：
wfe3cⅱ=
∴x=0.83
10. 有一含c 2.0%的鐵碳合金試樣，室溫組織中觀察到少量萊氏體，試分析其原因。
解：在平衡結晶過程中，wc＞2.11%時組織中才會有萊氏體，說明此合金在結晶過程中冷速較快，當冷到1148℃時，仍有少量液相未結晶，此時發生共晶轉變，生成少量萊氏體。
主要是勻晶轉變過程中不平衡凝固造成的。
11. 有一含碳2.2%的鐵碳合金，室溫組織為珠光體和厚網路狀滲碳體沒有發現萊氏體，試分析其原因。
解：在平衡凝固過成中，wc＞2.11%時，組織中應該出現萊氏體，但該合金室溫組織沒有萊氏體，且出現厚網路狀滲碳體，說明是不平衡共晶造成的。
由於合金中的先共晶量γ較多，共晶量（γ+fe3c）量較少。共晶組織中與先共晶相（γ）相同的γ相依附先共晶γ成核，長大，把fe3c推向最後凝固的晶界處，即發生離異共晶，形成厚網路狀的fe3cⅲ。
12. 同樣大小和形狀的兩塊鐵碳合金，其中一塊是低c鋼，一塊是白口鑄鐵，試問用什麼簡便方法可將它們迅速區分開來。
解： 低c鋼： 硬度低，塑性好
白口鐵： 硬度高，脆性大
硬者為白口鐵，軟者為低c鋼
13. 現有一塊碳鋼，試用金相法判斷屬於哪一類鋼？如果組織為p+f，且p面積約佔50%，試確定鋼的含碳量。
解：（1）用金相顯微鏡觀察，若組織為鐵素體和珠光體，則屬於亞共析鋼；若組織為珠光體則為共析鋼；若組織為珠光體和網狀滲碳體，則為過共析鋼。
（2）根據 c%=0.8wp
c%=0.8×50%=0.4%
∴該共析鋼的含碳量大約為0.4%
p229，習題5：
解：根據題意可知此相圖為勻晶相圖
首先畫出成分座標和溫度座標，在相圖中找出bi和sb的熔點a、b，注意橫座標為sb的含量。
wbi=50%（即wsb=50%）的合金在520℃時開始結晶出成分為wsb=87%的固相，此時液相的成分即為合金的成分，可找出α1和l1兩點。
同理，wbi=80%（即wsb=20%）的合金在400℃時開始結晶出成分為wsb=64%的固相，此時液相成分為合金成分，可找出α2和l2兩點。
將al1l2b連線，aα1α2b連線，分別為液相線和固相線。
（2）wsb=40%的合金開始結晶和終了結晶溫度大約分別為480℃和310℃
wsb=40%的合金在400℃時固相成分wsb=64% ，液相成分wsb=20%，根據槓桿定律：
p230. 習題6
解：如圖所示，設x，y，z分別表示m，n，e點的成分，則依據槓桿定律：
又根據槓桿定律：
50%=
y=95%
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