鐵碳合金習題(答案)

PAGEPAGE9鐵碳合金一、填空題在鐵碳合金基本組織中，奧氏體、鐵素體和滲碳體屬于單相組織。珠光體和萊氏體屬于兩相組織。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的分布情況，固溶體有二種基本類型，它們是置換固溶體和間隙固溶體。根據(jù)溶質(zhì)在溶劑中的溶解情況，置換固溶體可分為無限固溶體和有限固溶體兩種。鐵素體與滲碳體的機械混合物稱為珠光體，滲碳體與鐵素體片狀相間的組織又稱為片狀珠光體，在鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織又稱為粒狀珠光體。不同晶體結(jié)構(gòu)的相，機械地混合在一起的組織，叫做固態(tài)機械混合物，鐵碳合金中，這樣的組織有珠光體和萊氏體。在鐵碳合金基本組織中，鐵素體和奧氏體屬于固溶體；滲碳體屬于化合物；珠光體和萊氏體屬于機械混合物。分別填寫下列鐵碳合金組織的符號：奧氏體A；鐵素體F；滲碳體C；珠光體P。鐵和碳形成的金屬化合物（Fe3C）稱為滲碳體、含碳量為6.69%。鐵素體在室溫時，對碳的溶解度是0.008%，在727℃時溶解度是0.0218%。奧氏體對碳的溶解度，在727℃時溶解度是0.77%，在1148℃時溶解度是2.11%。含碳量小于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，鋼根據(jù)室溫顯微組織不同，可分為以下三類：亞共析鋼鋼，顯微組織為鐵素體+珠光體，含碳量范圍0.0218～0.77%；共析鋼鋼，顯微組織為珠光體，含碳量范圍0.77%；過共析鋼鋼，顯微組織為珠光體+滲碳體，含碳量范圍0.77～2.11%。碳在奧氏體中的溶解度隨溫度而變化，在1148°時溶碳量可達2.11%，在727°時溶碳量可達0.77%。人們常說的碳鋼和鑄鐵即為鐵、碳元素形成的合金。20鋼在650℃時的組織為鐵素體+珠光體；在1000℃時的組織為奧氏體。下圖所示Fe—Fe3C狀態(tài)圖各區(qū)的組織，分別是：eq\o\ac(○,1)奧氏體，eq\o\ac(○,2)奧氏體+滲碳體（二次滲碳體），eq\o\ac(○,3)鐵素體+奧氏體，eq\o\ac(○,4)鐵素體，eq\o\ac(○,5)鐵素體+珠光體，eq\o\ac(○,6)珠光體，eq\o\ac(○,7)珠光體+滲碳體（二次滲碳體）。二、判斷題（對的打“√”，錯的打“×”）機械制造中常用的金屬材料以純金屬為主。 （ × ）組元是指組成合金的相。 （ × ）形成間隙固溶體時，溶劑原子往往遠大于溶質(zhì)原子。 （ √ ）只要兩種原子大小相差不多，原子的性質(zhì)也較近似時，才可以組成置換固溶體。 （ √ ）置換固溶體不可能是無限固溶體。 （ × ）鐵素體是固溶體，有固溶強化現(xiàn)象，所以性能為硬而脆。 （ × ）金屬化合物的特點是硬而脆，萊氏體性能也是硬而脆，故萊氏體屬于金屬化合物。 （ × ）珠光體含碳量為6.69%。 （ × ）珠光體的機械性能介于鐵素體和滲碳體之間。 （ √ ）共析轉(zhuǎn)變、共晶轉(zhuǎn)變都是在恒定溫度下進行的。 （ √ ）Fe—Fe3C相圖中，A3溫度是隨含碳量增加而上升的。 （ × ）Fe—Fe3C狀態(tài)圖中的S點是A1，A3，Acm三線的交點。 （ √ ）PSK線是共析轉(zhuǎn)變線。 （ √ ）三、單項選擇題組成合金的元素，在固態(tài)下互相溶解形成均勻單一的固相稱為 B 。A．晶體 B．固溶體 C．化合物 D．共晶體合金中的相結(jié)構(gòu)有DA．固溶體、化合物 B．固溶體、機械混合物C．化合物、機械混合物 D．固溶體、化合物、機械混合物合金在固體狀態(tài)的相結(jié)構(gòu)大致可分為 A 。 A．固溶體和化合物 B．固溶體和液溶體 C．化合物和合金 D．化合物和晶體合金固溶強化的基本原因是CA．晶格類型發(fā)生了改變B．晶粒變細C．晶格發(fā)生畸變D．同素異構(gòu)珠光體是AA．片狀鐵素體和滲碳體的機械混合物B．球狀鐵素體和滲碳體的機械混合物C．是片狀滲碳體和片狀石墨的機械混合物D．A+C關(guān)于Fe3C（滲碳體）描述錯誤的是D。A．鐵與碳形成的穩(wěn)態(tài)化合物稱為滲碳體 B．滲碳體通常用C表示C．Fe3C的含碳量為6.69% D．滲碳體的硬度極低碳溶于－Fe晶格中所形成的間隙固溶體稱為C。 A．奧氏體 B．滲碳體 C．鐵素體 D．珠光體碳溶于－Fe的晶格中形成的固溶體稱為B。 A．鐵素體 B．奧氏體 C．滲碳體 D．馬氏體奧氏體是D。 A．組織 B．液相 C．化合物 D．固溶體奧氏體的最大的溶碳量為DA．0.77% B．＞1.0% C．1.0% D．2.11%滲碳體的含碳量為6.69%，按其晶體結(jié)構(gòu)來說，它是一種C。 A．間隙式固溶體B．置換式固溶體C．金屬化合物D．機械混合物萊氏體的室溫組織是由D組成的機械混合物。 A．珠光體+鐵素體 B．鐵素體+奧氏體C．鐵素體+滲碳體 D．珠光體+滲碳體F的溶碳能力在B。A．0.77%～2.11% B．0.0008%～0.0218%C．0.0218%～0.77% D．0～0.0218%F的最大溶碳量為B。A．0.0008% B．0.0218% C．0.77% D．2.11%Fe3C的含碳量為D。A．0.77% B．2.1% C．4.3% D．6.69%滲碳體的性能特點是C。滲碳體的形態(tài)有多種，在室溫的共析鋼組織中呈A。A．片狀 B．網(wǎng)狀 C.條狀 D．塊狀下列說法錯誤的是A。A．鐵和碳處于液態(tài)時可以溶解成均勻的液相B．滲碳體通常用C表示，其特點是硬度低而塑性和韌性高C．鐵素體和滲碳體組成的混合物稱為珠光體D．鐵碳合金相圖是用來研究鐵碳合金的成分、溫度組織之間的關(guān)系由A轉(zhuǎn)變?yōu)镻是屬于B。A．同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 B．共析轉(zhuǎn)變 C．共晶轉(zhuǎn)變 D．勻晶轉(zhuǎn)變鐵碳合金相圖上的727℃線稱A。A．共析線 B．固溶線 C．共晶線 D．晶格轉(zhuǎn)變線鐵碳合金相圖上的1148℃線稱為C 。A．共析線 B．固溶線 C．共晶線 D．晶格轉(zhuǎn)變線在鐵碳合金相圖上，溫度為1148℃，含碳量為4.3%的C點稱B 。 A．共析點 B．共晶點 C．熔點 D．晶格轉(zhuǎn)變點在鐵碳合金相圖上，溫度為727℃，含碳量為0.77%的S點稱 A 。 A．共析點 B．共晶點 C．熔點 D．晶格轉(zhuǎn)變點在鐵碳合金相圖上，奧氏體A和珠光體P的分界點的溫度為 D 。 A．1538℃ B．1148℃ C．912℃ D．727℃鐵碳合金組織的組成物中哪些在室溫下不能存在？A。A．A B．P C．F D．Fe3C在鐵碳合金相圖上，鋼和鑄鐵的分界點的含碳量為C A．0.0218% B．0.77% C．2.11% D．4.3%含碳量1.3%的鋼，從950℃冷至Ar1～Arcm溫度，其組織應(yīng)是D A．奧氏體 B．鐵素體+奧氏體 C．珠光體+奧氏體 D．奧氏體+二次滲碳體含碳量B的鋼稱為亞共析鋼。A．＜0.02% B．＜0.77% C．＞0.77% D．＝0.77%凡含碳量0.0218%的鐵碳合金稱為C。 A．鋼 B．鑄鐵 C．工業(yè)純鐵 D．麻口鐵含碳量為 D 的鑄鐵稱為共晶白口鑄鐵。A．0.02% B．0.77% C．2.11% D．4.3%亞共析鋼的室溫平衡組織是由C組成的。 A．鐵素體和滲碳體 B．低溫萊氏體C．鐵素體和珠光體 D．珠光體和呈網(wǎng)狀的二次滲碳體共析鋼的室溫平衡組織是C。A．F B．A C．P D．F+P過共析鋼的室溫平衡組織是 D 。A．F B．P C．F+P D．P+Fe3C在下列鐵碳合金中含碳量由小到大順序排列正確的是哪一組？AA．純鐵→共析鋼→鑄鐵 B．鑄鐵→共析鋼→純鐵C．共析鋼→純鐵→鑄鐵 D．共析鋼→純鐵→鑄鐵在鐵碳合金相圖上，A3是B臨界點A．P←→A B．F←→A C．P+Fe3C←→A D．F+A←→A在下列鐵碳合金中含碳量由大到小順序排列正確的是哪一組？AA．鑄鐵→共析鋼→純鐵 B．純鐵→共析鋼→鑄鐵C．共析鋼→純鐵→鑄鐵 D．純鐵→鑄鐵→共析鋼隨著含碳量的增加，碳鋼的強度C A．降低 B．提高 C．先提高后降低 D．先降低后提高鋼鐵材料中，含碳量最低的材料是 A ，綜合機械性能好，成分為珠光體的材料為 ，含碳量最高的材料是 。 A．工業(yè)純鐵/共析鋼/鑄鐵 B．鑄鐵/鋼/工業(yè)純鐵C．亞共析鋼/共析鋼/過共析鋼 D．鐵素體/珠光體/滲碳體生產(chǎn)中使用的鋼的含碳量不超過1.35%的原因是 C 。A．硬度太高 B.強度太高 C．塑性太低（差） D．剛度太高四、多項選擇題鐵素體為B晶格，奧氏體為A晶格，滲碳體為D晶格。 A．面心立方 B．體心立方 C．密排六方 D．復雜的八面體含碳量1.3%的鐵碳合金，在950℃時的組織為B，在650℃時的組織為D。A．珠光體B．奧氏體C．鐵素體+珠光體D．珠光體+滲碳體鐵碳合金相圖上的ES線，其代號用D表示，GS線，其代號用C表示，PSK線，其代號用A表示。A．A1 B．A2 C．A3 D．Accm鐵碳合金相圖上的共析線是C，共晶線是A。 A．ECF線 B．ACD線 C．PSK線 D．AECF線從奧氏體中析出的滲碳體為B，從液體中結(jié)晶出的滲碳體為A。 A．一次滲碳體B．二次滲碳體C．三次滲碳體D．共晶滲碳體五、問答題為什么固溶強化可以提高金屬材料的機械性能？答：由于固溶體的晶格發(fā)生畸變，塑性變形抗力增加，因而使固溶體強度、硬度提高，塑性、韌性下降。2.試述含碳量對碳鋼組織和性能有何影響？隨著含碳量不斷增加，合金組織中F軟相的量逐漸減少，鐵碳合金的塑性不斷下降。含碳量超過2.11%后，出現(xiàn)以Fe3C為基體的組織，塑性很差。沖擊韌性基本與塑性的變化一致。Fe3C本身硬而脆，隨含碳量不斷增加，合金組織中Fe3C量逐漸增加，因此鐵碳合金的硬度上升。鐵碳合金的強度與Fe3C的數(shù)量及其形態(tài)有關(guān)，還與珠光體有關(guān)。在鐵碳合金組織中以珠光體強度最高。當含碳量小于0.90%時，隨著含碳量的增加，珠光體的量不斷增加，因此強度上升。當含碳量大于0.9%以后，滲碳體以網(wǎng)狀分布于晶界處或以粗大片狀存在于基體中，使鋼的脆性大增，同時珠光體的量不斷減少，故而強度也明顯下降。3.比較20鋼與40鋼，在平衡條件下的硬度、強度、韌性及塑性。答：由于40鋼含碳量高于20鋼，故含有珠光體量較多，所以硬度與強度要高于20鋼，而塑性與韌性要低于20鋼。4.根據(jù)鐵碳合金簡化相圖，說明下列現(xiàn)象的原因：1%含碳量的鐵碳合金比0.5%含碳量的鐵碳合金的硬度高。答：根據(jù)鐵碳合金簡化相圖，1%含碳量的鐵碳合金所含的Fe3C比0.5%含碳量的鐵碳合金所含的Fe3C要多得多，而Fe3C硬度很高，所以1%含碳量的鐵碳合金比0.5%含碳量的鐵碳合金的硬度高。5.工業(yè)用鐵碳合金是怎樣進行分類的？試根據(jù)Fe—Fe3C狀態(tài)圖來說明。答：工業(yè)用鐵碳合金含碳量分，可分為三類：工業(yè)純鐵，含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。鋼，含碳量在0.0218～2.11%范圍內(nèi)的鐵碳合金。其中含碳量在0.0218～0.77%為亞共析鋼；含碳量為0.77%為共析鋼；含碳量在0.77～2.11%為過共析鋼白口鐵，含碳量在2.11～6.69%范圍內(nèi)的鐵碳合金。其中含碳量在2.11～4.3%為亞共晶白口鐵；含碳量為4.3%為共晶白口鐵；含碳量在4.3～6.69%為過共共晶白口鐵。六、畫圖題在下列鐵碳合金簡化相圖中填上相應(yīng)的溫度、相組織符號PP2.畫出工業(yè)純鐵、亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼的顯微組織示意圖，并標出相名稱工業(yè)純鐵 亞共析鋼 共析鋼 過共析鋼3.畫出碳鋼性能與含碳量之間的關(guān)系曲線QI、完成下列表格中的內(nèi)容相圖中的特性點符號溫度0C含碳量%含義ACDEFGKPSQ室溫0.008室溫時，碳在α—Fe中的溶解度相圖中的特性線符號說明液相線：冷卻過程中液態(tài)合金開始結(jié)晶的線固相線：冷卻過程中液態(tài)合金結(jié)晶終了的線共晶線：含碳量>2.11%的液態(tài)合金冷至11480C時，剩余的合金發(fā)生共晶反應(yīng)，從液態(tài)中同時結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機械混合物（高溫萊氏體）共析線（A1）：含碳量>0.0218%的鐵碳合金冷至7270C時，組織中的奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)，同時析出鐵素體和滲碳體的機械混合物（珠光體）碳在奧氏體中的溶解度曲線。（Acm）1．最大溶解度在11480C時為2.11%；2．最