题目
[问答题,简答题] 对某退火碳素钢进行金相分析,其组织的相组成物为铁素体+渗碳体(粒状),其中渗碳体占18%,问此碳钢的含碳量大约是多少?
[问答题,简答题] 对某退火碳素钢进行金相分析,其组织的相组成物为铁素体+渗碳体(粒状),其中渗碳体占18%,问此碳钢的含碳量大约是多少?
题目解答
答案
WFe3CⅡ=18%=(WC-0.02)/(6.69-0.02)*100% WC=1.22%
解析
本题考察碳素钢中相组成物含量与含碳量的关系,核心是利用铁碳相图中珠光体与二次渗碳体的平衡转变规律解题。
关键分析
题目中组织为“铁素体+渗碳体(粒状)”,且渗碳体为粒状,说明该渗碳体是从奥氏体中析出的二次渗碳体(Fe₃CⅡ)(因一次渗碳体为片状,仅存在于含碳量>4.3%的铸铁中,而碳钢含碳量≤2.11%,故排除一次渗碳体)。
核心公式推导
根据铁碳相图,过共析钢(0.77%<WC<2.11%)的室温组织为珠光体(P)+二次渗碳体(Fe₃CⅡ)。其中,二次渗碳体的质量分数计算公式基于杠杆定律:
- 二次渗碳体的成分固定为6.699%(质量分数,%),铁素体的含碳量近似为0.02%(室温下α-Fe的最大溶碳量)。
- 杠杆定律中,以奥氏体(A)的含碳量(即钢的含碳量WC)为支点,二次亚铁(Fe₃CⅡ)和铁铁素体(F)为两端:
$W_{\text{Fe₃CⅡ}} = \frac{WC - W_{F}}{W_{\text{Fe₃C}} - W_{F}} \times 100\%$
代入数据:$W_{F}=0.02\%$,$W_{\text{Fe₃C}}=6.69\%$,$W_{\text{Fe₃CⅡ}}=18\%$:
$18\% = \frac{WC - 0.02\%}{6.69\% - 0.02\%} \times 100\%$
计算含碳量
解方程得:
$\[
WC = 18\% \times (6.67\%) + 0.02\% \approx 1.2006\% + 0.02\% \approx 1.22\%$