本單元練習(xí)題(鐵碳合金)參考答案(秦)

1、本單元練習(xí)題（鐵碳合金）（一）填空題1、鐵碳合金的主要力學(xué)性能與碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系規(guī)律是：當(dāng)wc0.9%時(shí)，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其 強(qiáng)度 、 硬度 增加，而 塑性 、 韌性 降低；當(dāng)wc>0.9%時(shí)，其 強(qiáng)度 、 塑性 、 韌性 降低，而 硬度 增加。2、鐵碳合金在室溫下平衡組織組成物的基本相是 鐵素體 和 滲碳體 ，隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，滲碳體 相的相對量增多， 鐵素體 相的相對量卻減少。3、珠光體是一種復(fù)相組織，它由 鐵素體 和 滲碳體 按一定比例組成。珠光體用符號(hào) P 表示。4、鐵碳合金中，共析鋼的wc= 0.77 %，室溫平衡組織為 P ；亞共析鋼的wc=0.02180.

2、77%，室溫平衡組織為 P+F ；過共析鋼的wc= 0.772.11 %，室溫平衡組織為 P+ Fe3CII 。5、鐵碳合金結(jié)晶過程中，從液體中析出的滲碳體稱為 一次 滲碳體；從奧氏體中析出的滲碳體稱為 二次 滲碳體；從鐵素體中析出的滲碳體稱為 三次 滲碳體。（二）判斷題高碳鋼的性能優(yōu)于低碳鋼。（×）鐵碳合金的結(jié)晶都是在某一恒定溫度下進(jìn)行的。（×）純鐵在固態(tài)下會(huì)發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變。（）共析鋼是指碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%的鐵碳合金。（）一般來說，中碳鋼不僅強(qiáng)度、硬度較高，而且塑性、韌性也較好。（ ）6. 碳鋼平衡結(jié)晶后組織中不會(huì)出現(xiàn)有萊氏體組織。（ ）7. 鐵素體是碳在-Fe中的

3、間隙固溶體，碳溶解度不超過0.0218%。（ ）8. 碳鋼和白口鑄鐵是屬于鐵碳合金。（ ）9. 低碳鋼中的珠光體，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低；高碳鋼中的珠光體，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。（ × ）10. -Fe和-Fe都是純鐵的同素異晶體。（ ）（三）選擇題1下面所列的組織中，脆性最大的是（ d ）；塑性最好的是（c ）。(a)Ld (b)P (c)A (d)Fe3C2在平衡狀態(tài)下，下列鋼的牌號(hào)中強(qiáng)度最高的是（ d ）,塑性最好的是（ c ）。(a)45 鋼 (b)65鋼 (c)08F鋼 (d)T10鋼。3鋼牌號(hào)Q235A中的235表示的是（ b ）（a）抗拉強(qiáng)度值 (b)屈服強(qiáng)度值 (c)疲勞強(qiáng)

4、度值 (d)布氏硬度值。4下列敘述錯(cuò)誤的是（ b ）。（a）碳在-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體（b）鐵素體在室溫下的最大溶解度是0.0218%（c）奧氏體在727以上具有良好的塑性（d）奧氏體的溶碳能力比鐵素體強(qiáng)5將下列組織按其所能達(dá)到的最高碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小排列，正確的順序是（ b ）（1）P （2）F （3）Fe3C （4）Ld' (5) A（a）1、2、3、4、5 （b)3、4、1、5、2 （c）3、4、5、1、2 (d)2、3、4、5、1四、簡答題1何謂純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變，它有什么重要意義？答：（1）純鐵在固態(tài)下隨溫度的變化，其晶格類型發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱為純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)

5、變。（2）意義：它是鋼和鑄鐵進(jìn)行熱處理，從而改變其組織和性能的依據(jù)，也是鋼鐵材料性能多樣、用途廣泛的主要原因之一。2什么叫鐵素體、奧氏體、珠光體、滲碳體、萊氏體？它們的性能有何特征？答：（1）鐵素體：碳在-Fe中的間隙固溶體，具有體心立方晶格。性能特點(diǎn)：塑性、韌性好（=30%-50%，AKU=128-160J），而強(qiáng)度、硬度低（b=180-280MPa，50-80HBS）。 (2)奧氏體：碳在Fe中形成的間隙固溶體。性能特點(diǎn)：具有一定的強(qiáng)度和硬度（b=400MPa，170-220HBS），塑性和韌性好（=40%-50%），高溫塑性好。 （3）珠光體：共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。

6、性能特點(diǎn)：力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，塑性和韌性較好（=20%-35%，AKU=24-32J，b=770MPa，180HBS）. （4）滲碳體：是鐵和碳形成的一種具有復(fù)雜晶格的金屬化合物。性能特點(diǎn)：硬度高，脆性大，塑性極差。 （5）萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。性能特點(diǎn)：硬度很高，塑性極差。3試畫出簡化的Fe-Fe3C相圖，并說明圖中點(diǎn)，線的意義，并填出各相區(qū)的相和組織組成物。答：各點(diǎn)的意義分別是：A:1538，0wt%， 純鐵熔點(diǎn)C: 1148 ,4.30%，共晶點(diǎn) D: 1227 ，6.69%，滲碳體熔點(diǎn) E: 1148 ，2.11%，碳在g-Fe中的最

7、大溶解度F:1148 ,6.69%，滲碳體G:912 ，0%，a-Fe g-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) P: 727 ，0.0218%，碳在a-Fe中的最大溶解度 S: 727 ，0.77%，共析點(diǎn) Q:600 ，0.0057%，600 時(shí)碳在a-Fe中的溶解度線的意義為：AC、CD液相線，AE、ECF固相線ECF共晶轉(zhuǎn)變線，PSK共析轉(zhuǎn)變線 4簡述非合金鋼含碳量、顯微組織與力學(xué)性能的關(guān)系。答：碳含量對碳鋼力學(xué)性能的影響：隨著碳含量的增加，鋼的硬度始終上升，塑性、韌性始終下降；當(dāng)碳含量小于0.9%時(shí)，隨著碳含量的增加強(qiáng)度增加，反之，強(qiáng)度下降。碳含量對碳鋼室溫組織的影響：隨著碳含量的增加，鐵素體的量逐漸

8、減少，珠光體的量逐漸增大，當(dāng)碳含量增大到0.77%時(shí)珠光體的量增大到100%；碳含量繼續(xù)增加時(shí)出現(xiàn)了二次滲碳體，當(dāng)碳含量超過0.9%時(shí)二次滲碳體連接成網(wǎng)，組織為珠光體+二次滲碳體。5何謂共析反應(yīng)和共晶反應(yīng)？分別寫出轉(zhuǎn)變表達(dá)式。答：（1）共析反應(yīng)：由一定成分的固相，在一定溫度下同時(shí)析出緊密相連的兩種或多種不同固相的轉(zhuǎn)變，稱為共析轉(zhuǎn)變。 （2）共晶反應(yīng)：在一定溫度下，由一定成分的液相同時(shí)結(jié)晶出兩種或多種固相的轉(zhuǎn)變。6簡述變態(tài)（低溫）萊氏體與高溫萊氏體的區(qū)別？并說明它們的性能特點(diǎn)。答：含碳量為4.3%的共晶白口鑄鐵在1147 時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成 (A+Fe3C)共晶，稱為高溫萊氏體(Ld)。變態(tài)萊

9、氏體(Ld)是由高溫萊氏體冷卻后轉(zhuǎn)變得到的，高溫萊氏體中的奧氏體在冷卻過程中溶解度降低析出Fe3CII，至727時(shí)，A轉(zhuǎn)變成P，所以低溫萊氏體（Ld）中具有（P+Fe3C）共晶+Fe3CII及少量的Fe3CIII組成。性能特點(diǎn)：萊氏體的基體是硬而脆的滲碳體，硬度高，脆性大，強(qiáng)度與塑性都很差，幾乎沒有什么實(shí)用價(jià)值，一般鐵碳合金中應(yīng)避免出現(xiàn)萊氏體。7試以10鋼、45鋼、T10鋼的平衡組織，分析說明這三個(gè)鋼的力學(xué)性能有何不同？答：10鋼和45鋼都是亞共析鋼，室溫平衡組織都為鐵素體+珠光體；T10鋼為過共析鋼，室溫平衡組織是珠光體+二次滲碳體。10、45、T10鋼含碳量依次增加，平衡組織中鐵素體依次減

10、少，滲碳體依次增加，使這三個(gè)鋼的強(qiáng)度和硬度依次升高，塑性和韌性依次減小。因此，這三個(gè)材料中，塑性與韌性最好的為10鋼、強(qiáng)度與硬度最高的是T10鋼，45鋼則具有中等強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等綜合力學(xué)性能。8非合金鋼中常存雜質(zhì)元素，為什么錳和硅是有益元素，而硫和磷是有害元素？答：錳和硅在鋼中具有脫氧除硫的作用，同時(shí)還能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，因此是有益元素。硫形成FeS夾雜，在晶界處有嚴(yán)重偏析，并與鐵形成低熔點(diǎn)的共晶體，使鋼在熱加工時(shí)開裂，形成熱脆。磷能夠劇烈降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，因此硫與磷都是有害元素。9根據(jù)Fe-Fe3C相圖，完成下表：非合金鋼牌號(hào)溫度顯微組織溫度顯微組織20鋼770F+A9

11、50AT8鋼600P770AT12鋼600P+ Fe3CII770A+ Fe3CII10現(xiàn)有形狀和大小一樣的兩塊鐵碳合金，一塊是低碳鋼，另一塊是白口鑄鐵，試問可以用什么方法迅速區(qū)分它們？答：參考：（1）兩塊金屬互相敲擊，凹陷較深的是低碳鋼。（2）可以用采用硬度檢驗(yàn)，硬度高的是白口鑄鐵，硬度低的是低碳鋼。（3）用較大力錘擊時(shí)，白口鑄鐵會(huì)碎裂，而低碳鋼不會(huì)碎裂。（4）也可用金相觀察區(qū)分它們，這個(gè)方法比要復(fù)雜些。11下列零件與工具，由于管理不善，造成鋼材錯(cuò)用，請問使用過程中會(huì)出現(xiàn)哪些問題？（1）把25鋼當(dāng)作T12鋼制作成銼刀；答：25鋼室溫平衡組織是F+P，組織較軟，不能夠達(dá)到作為銼刀的硬度，錯(cuò)用會(huì)使銼刀很快磨損變鈍。