题目

第5章________多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反应的稳定化合物也可看作组元, 如Fe-C合金中的Fe3C。合金系：由两种或两种以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。相与组织: 相是组织的基本单元，组织是相的综合体。相图：是表示在平衡（极其缓慢加热或冷却）条件下，合金系中各种合金状态与温度、成分之间关系的图形。根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是热分析法。不平衡两组元在液态和固态下均无限互溶时所构成的相图称二元匀晶相图。从液相中结晶出单相固溶体的转变称为匀晶转变或匀晶反应。杠杆定律即合金在某温度下两平衡相的质量比等于这两相成分点到合金成分点距离的反比。结晶—枝晶偏析在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。枝晶偏析的大小与冷速和液固相线的间距有关。冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热处理工艺称作扩散退火。当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应。共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。发生共晶反应的温度称共晶温度。代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。凡具有共晶线成分（C、D之间）的合金液体冷却[1]到共晶温度时都将发生共晶反应。根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为四类：端部固溶体合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：LE ⇄(aC+βD) 。析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形状。共析反应(共析转变)是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同的新固相的过程。共析转变是固态相变。最常见的共析转变是铁碳合金中的珠光体转变:γS ⇄ aP+ Fe3C 。由于固态转变过冷度[2]大，因而共析组织比共晶组织细。共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。与共晶反应不同的是，共析反应的母相是固相，而不是液相。由于固态转变过冷度大，因而共析组织比共晶组织细。铁碳合金的基本相和组织特征线⑴ 液相线—ABCD，固相线—AHJECF⑵ 三条水平线：HJB：包晶线LB+δH⇄JECF：共晶线LC⇄E+Fe3C共晶产物是 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Ld表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。PSK：共析线S ⇄αP+ Fe3C共析转变的产物是 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。⑶ 其它相线GS,GP— ⇄ 固溶体转变线, GS又称A3 线。ES—碳在 -Fe中的固溶线。又称Ac m线。PQ—碳在-Fe中的固溶线。碳在a-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或a 表示。 铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。碳在γ-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 γ 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在 区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。渗碳体(Cementite)：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。由于碳在a-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。珠光体(Pearlite)：铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，P。珠光体中C的质量分数为0.77％，性能介于铁素体和渗碳体之间。莱氏体(Ledeburite)C的质量分数为4.3％的液态合金冷却到1148℃时，同时结晶出渗碳体和奥氏体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，Ld。而在727℃以下由珠光体和渗碳体所组成的莱氏体称为低温莱氏体，Ld′表示。莱氏体硬而脆。珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，P。珠光体中C的质量分数为0.77％，性能介于铁素体和渗碳体之间。C的质量分数为4.3％的液态合金冷却到1148℃时，同时结晶出渗碳体和奥氏体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，Ld。铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴ 工业纯铁(<0.0218% C)⑵ 碳钢(0.0218~2.11%C)高温组织为单相γ① 亚共析钢(0.0218~0.77%C)② 共析钢 (0.77%C)③ 过共析钢(0.77~2.11%C)⑶ 白口铸铁(2.11~6.69%C)铸造性能好, 硬而脆① 亚共晶白口铸铁(2.11~4.3%C)②共晶白口铸铁 （4.3%C）③ 过共晶白口铸铁（4.3~6.69%C）

第5章________

多数情况下组元是指组成合金的元素。但对于既不发生分解、又不发生任何反应的稳定化合物也可看作组元, 如Fe-C合金中的Fe3C。

合金系：由两种或两种以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。

相与组织: 相是组织的基本单元，组织是相的综合体。

相图：是表示在平衡（极其缓慢加热或冷却）条件下，合金系中各种合金状态与温度、成分之间关系的图形。

根据组元数, 分为二元相图、三元相图和多元相图。

几乎所有的相图都是通过实验得到的，最常用的是热分析法。

不平衡两组元在液态和固态下均无限互溶时所构成的相图称二元匀晶相图。

从液相中结晶出单相固溶体的转变称为匀晶转变或匀晶反应。

杠杆定律即合金在某温度下两平衡相的质量比等于这两相成分点到合金成分点距离的反比。

结晶—枝晶偏析

在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象称作枝晶偏析。

枝晶偏析的大小与冷速和液固相线的间距有关。冷速越大，液固相线间距越大，枝晶偏析越严重。

生产上常将铸件加热到固相线以下100-200℃长时间保温，以使原子充分扩散、成分均匀，消除枝晶偏析，这种热处理工艺称作扩散退火。

当两组元在液态下完全互溶，在固态下有限互溶,并发生共晶反应时所构成的相图称作共晶相图。

在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变称作共晶转变或共晶反应。

共晶反应的产物，即两相的机械混合物称共晶体或共晶组织。

发生共晶反应的温度称共晶温度。

代表共晶温度和共晶成分的点称共晶点。

凡具有共晶线成分（C、D之间）的合金液体冷却[1]到共晶温度时都将发生共晶反应。

根据相变特点和组织特征将共晶系合金分为四类：端部固溶体合金、亚共晶合金、过共晶合金、共晶合金

共晶合金(Ⅱ合金)的结晶过程

液态合金冷却到E 点时同时被Pb和Sn饱和, 发生共晶反应：LE ⇄(aC+βD) 。

析出过程中两相相间形核、互相促进、共同长大，因而共晶组织较细，呈片、棒、点球等形状。

共析反应(共析转变)是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同的新固相的过程。

共析转变是固态相变。

最常见的共析转变是铁碳合金中的珠光体转变:γS ⇄ aP+ Fe3C 。

由于固态转变过冷度[2]大，因而共析组织比共晶组织细。

共析反应的产物是共析体（铁碳合金中的共析体称珠光体），也是两相的机械混合物（铁素体+渗碳体)。

与共晶反应不同的是，共析反应的母相是固相，而不是液相。

由于固态转变过冷度大，因而共析组织比共晶组织细。

铁碳合金的基本相和组织

特征线

⑴ 液相线—ABCD，

固相线—AHJECF

⑵ 三条水平线：

HJB：包晶线LB+δH⇄J

ECF：共晶线LC⇄E+Fe3C

共晶产物是 与Fe3C的机械混合物，称作莱氏体, 用Ld表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。

PSK：共析线

S ⇄αP+ Fe3C

共析转变的产物是 与Fe3C的机械混合物，称作珠光体，用P表示。

⑶ 其它相线

GS,GP— ⇄ 固溶体转变线, GS又称A3 线。

ES—碳在 -Fe中的固溶线。又称Ac m线。

PQ—碳在-Fe中的固溶线。

碳在a-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或a 表示。 铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。

碳在γ-Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 γ 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢材热加工都在 区进行.碳钢室温组织中无奥氏体。

渗碳体(Cementite)：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。由于碳在a-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。

珠光体(Pearlite)：铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，P。珠光体中C的质量分数为0.77％，性能介于铁素体和渗碳体之间。

莱氏体(Ledeburite)

C的质量分数为4.3％的液态合金冷却到1148℃时，同时结晶出渗碳体和奥氏体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，Ld。而在727℃以下由珠光体和渗碳体所组成的莱氏体称为低温莱氏体，Ld′表示。莱氏体硬而脆。

珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物称为珠光体，P。珠光体中C的质量分数为0.77％，性能介于铁素体和渗碳体之间。

C的质量分数为4.3％的液态合金冷却到1148℃时，同时结晶出渗碳体和奥氏体的共晶体，该共晶体称为高温莱氏体，Ld。

铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：

⑴ 工业纯铁(<0.0218% C)

⑵ 碳钢(0.0218~2.11%C)

高温组织为单相γ

① 亚共析钢

(0.0218~0.77%C)

② 共析钢 (0.77%C)

③ 过共析钢

(0.77~2.11%C)

⑶ 白口铸铁

(2.11~6.69%C)

铸造性能好, 硬而脆

① 亚共晶白口铸铁

(2.11~4.3%C)

②共晶白口铸铁 （4.3%C）

③ 过共晶白口铸铁

（4.3~6.69%C）

题目解答

答案

二元合金与合金化（一）

解析

本题主要考查对铁碳合金相关知识的理解与总结，解题关键在于梳理文本中关于合金的基本概念、相图、各类合金的特点等内容，从而确定合适的章节标题。

  1. 首先明确文本围绕合金展开，涉及组元、合金系、相、组织、相图等基本概念，这些是合金知识体系的基础。
  2. 接着详细阐述了二元匀晶相图、共晶相图、共析反应等不同类型的相图和反应，这些都是二元合金的重要内容。
  3. 然后重点介绍了铁碳合金，包括其基本相（铁素体、奥氏体、渗碳体）、组织（珠光体、莱氏体）以及不同成分的铁碳合金分类（工业纯铁、碳钢、白口铸铁），这体现了合金化的过程和结果。
  4. 综合以上内容，“二元合金与合金化（一）”能够准确概括文本的核心内容，既涵盖了二元合金的相图等知识，又体现了铁碳合金化的相关内容。