图3-4合金II的冷却曲线其结晶过程如下:1以上,合金处于均匀的液相;1~2时,进行匀晶转变L→β初;2时,两相平衡共存,L0.50==β0.9;02~2,时,剩余液相发生共晶反应:L0.50==α0.20+β0.902~3时,发生脱溶转变,α→β∏室温下,II合金由两个相组成,即α相和β相,其相对量为:Mα=(0.90-0.80)/(0.90-0.05)*100%=12%Mβ=1-Mα=88%II合金的组织为:β初+(α+β)共晶;组织组成物的相对量为:mβ初=(0.80-0.50)/(0.90-0.50)*100%=75%m(α+)β共晶=1-mβ初=25%解(3):设合金的成分为wB=x,由题意知:mβ初=(x-0.50)/(0.90-0.50)*100%=5%所以x=0.52,即该合金成分为wB=0.52.3-5画出相图,标出相区及各主要点的成分和温度,并回答下列问题:(1)45、60、T12钢的室温平衡组织分别是什么?它们从高温也太平衡冷却到室温要经过哪些转变?45钢室温平衡组织:铁素体+珠光体P冷却过程:匀晶转变L0.45→L0.53+δ,包晶转变L0.53+δ→γ0.,45同素异晶转变γ0.45→α+γ,0.7共7析转变γ0.77→(α+Fe3。C)60钢室温平衡组织:铁素体+珠光体P冷却过程:匀晶转变L0.60→L0.53+δ,包晶转变L0.53+δ→γ0.,60同素异晶转变γ0.60→α+γ,0.7共7析转变γ0.77→(α+Fe3。C)T12钢室温平衡组织:珠光体P+渗碳体Fe3C冷却过程:过共析钢在液态到室温的冷却过程中,首先进行匀晶转变,形成单相固溶体γ;当温度到达ES线以下时,过饱和的固溶体γ中析出渗碳体(二次渗碳体Fe3CII),奥氏体γ的成分变到共析点S(0.77%C);共析转变γ0.77→(α+F,e3形C成)珠光体P。(2)画出纯铁45钢T12钢的室温平衡组织,并标注其中的组织。4-|||-,-|||-,-|||-,-|||-"-|||-6 ,-|||-,图3-345钢的室温平衡组织(铁素体+珠光体P)4-|||-,-|||-,-|||-,-|||-"-|||-6 ,-|||-,图3-4T12钢的室温平衡组织(珠光体P+渗碳体Fe3C)(3)计算室温下45钢T12钢的平衡组织中相组成和组织组成物的相对量。应用杠杆定律计算45钢中铁素体α和珠光体P的相对量,选择α+γ二相区,共析温度727oC。Q0.770.770.450.021842.77%QP.450.770.02180.021857.23%T12钢的Qα=(2.11-1.2)/(2.11-0.0218)=33.9%QP=1-33.9%=66.1%(4)计算鉄碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大的相对量。WFe3CⅡ=(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%WFe3CⅢ=0.02/6.69*100%=33%二次渗碳体的最大百分含量为22.6%,三次渗碳体的最大百分含量为0.33%(5)应用相图解释下列现象:①钢柳丁一般用低碳钢合成;钢柳丁一般要求具有良好的塑性和韧性,所以钢柳丁一般要求用低碳钢合成。②绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物时却用钢丝绳(60钢65钢70刚等组成);亚共析钢(碳的质量分数在0.0218%~0.77%)室温下的组织为铁素体加珠光体,低碳钢丝(碳的质量分数在0.0218%~0.25%)组织中铁素体的比例大,所以低碳钢丝塑性、韧性好,绑扎物件时,易于操作;而60钢、65钢、70钢等组织中珠光体的量多,所以强度,适于作起重机吊重物用的钢丝绳。③T8钢的强度高于T12钢的强度。强度>T12钢,因为强度是一个组织敏感量,当含碳量超过0.9%以后,二次渗碳体呈网状分布,将珠光体分割开,因此强度下降。3-6现有两种鉄碳合金,其中一种合金的显微组织中珠光体量占75%,铁素体量占25%;另一种合金的显微,组织中珠光体量占92%,二次渗碳体量占8%,这两种合金各属于哪一类合金?其含碳量各为多少?
图3-4合金II的冷却曲线
其结晶过程如下:
1以上,合金处于均匀的液相;
1~2时,进行匀晶转变L→β初;
2时,两相平衡共存,L0.50==β0.9;0
2~2,时,剩余液相发生共晶反应:L0.50==α0.20+β0.90
2~3时,发生脱溶转变,α→β∏
室温下,II合金由两个相组成,即α相和β相,其相对量为:
Mα=(0.90-0.80)/(0.90-0.05)*100%=12%Mβ=1-Mα=88%
II合金的组织为:β初+(α+β)共晶;组织组成物的相对量为:
mβ初=(0.80-0.50)/(0.90-0.50)*100%=75%m(α+)β共晶=1-
mβ初=25%
解(3):设合金的成分为wB=x,由题意知:
mβ初=(x-0.50)/(0.90-0.50)*100%=5%
所以x=0.52,即该合金成分为wB=0.52.
3-5画出相图,标出相区及各主要点的成分和温度,并回答下列问题:
(1)45、60、T12钢的室温平衡组织分别是什么?它们从高温也太平衡
冷却到室温要经过哪些转变?
45钢室温平衡组织:铁素体+珠光体P
冷却过程:匀晶转变L0.45→L0.53+δ,包晶转变L0.53+δ→γ0.,45
同素异晶转变γ0.45→α+γ,0.7共7析转变γ0.77→(α+Fe3。C)
60钢室温平衡组织:铁素体+珠光体P
冷却过程:匀晶转变L0.60→L0.53+δ,包晶转变L0.53+δ→γ0.,60
同素异晶转变γ0.60→α+γ,0.7共7析转变γ0.77→(α+Fe3。C)
T12钢室温平衡组织:珠光体P+渗碳体Fe3C
冷却过程:过共析钢在液态到室温的冷却过程中,首先进行匀晶
转变,形成单相固溶体γ;当温度到达ES线以下时,过饱和的固溶体γ
中析出渗碳体(二次渗碳体Fe3CII),奥氏体γ的成分变到共析点
S(0.77%C);共析转变γ0.77→(α+F,e3形C成)珠光体P。
(2)画出纯铁45钢T12钢的室温平衡组织,并标注其中的组织。
图3-345钢的室温平衡组织(铁素体+珠光体P)
图3-4T12钢的室温平衡组织(珠光体P+渗碳体Fe3C)
(3)计算室温下45钢T12钢的平衡组织中相组成和组织组成物的相
对量。
应用杠杆定律计算45钢中铁素体α和珠光体P的相对量,选择α+γ二
相区,共析温度727oC。
Q
0.77
0.77
0.45
0.0218
42.77%
Q
P
.45
0.77
0.0218
0.0218
57.23%
T12钢的Qα=(2.11-1.2)/(2.11-0.0218)=33.9%
QP=1-33.9%=66.1%
(4)计算鉄碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大的相对量。
WFe3CⅡ=(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%
WFe3CⅢ=0.02/6.69*100%=33%
二次渗碳体的最大百分含量为22.6%,三次渗碳体的最大百分含量为
0.33%
(5)应用相图解释下列现象:
①钢柳丁一般用低碳钢合成;
钢柳丁一般要求具有良好的塑性和韧性,所以钢柳丁一般要求用低碳钢
合成。
②绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝),而起重机吊重物时却用钢丝
绳(60钢65钢70刚等组成);
亚共析钢(碳的质量分数在0.0218%~0.77%)室温下的组织为铁
素体加珠光体,低碳钢丝(碳的质量分数在0.0218%~0.25%)组织中
铁素体的比例大,所以低碳钢丝塑性、韧性好,绑扎物件时,易于操作;
而60钢、65钢、70钢等组织中珠光体的量多,所以强度,适于作起重
机吊重物用的钢丝绳。
③T8钢的强度高于T12钢的强度。
强度>T12钢,因为强度是一个组织敏感量,当含碳量超过0.9%以后,
二次渗碳体呈网状分布,将珠光体分割开,因此强度下降。
3-6现有两种鉄碳合金,其中一种合金的显微组织中珠光体量占75%,
铁素体量占25%;另一种合金的显微,组织中珠光体量占92%,二次
渗碳体量占8%,这两种合金各属于哪一类合金?其含碳量各为多少?
题目解答
答案
答:第一种是亚共析钢,含碳量为0.0218%到0.77%之间,后面一种是
过共析钢碳含量为0.77%到2.11%。
3-7现有形状尺寸完全相同的4块平衡状态的鉄碳合金,他们的含碳量
分别为w(C)=0.2%、w(C)=0.4%、w(C)=1.2%、w(C)=3.5%。根据你
所学的知识,可用那些办法来区别他们?
答:第一种:根据金相实验铁碳相图来区别它们:含碳量分别为
w(C)=0.2%的鉄碳合金金相中全部是单相的α相。而含碳量分别为
w(C)=0.4%的鉄碳合金金相由α相和珠光体(P)相组成;而含碳量分
别为w(C)=1.2%的鉄碳合金金相由珠光体(P)相和二次渗碳体组成;
而含碳量分别为w(C)=3.5%的鉄碳合金金相主要由变态莱氏体(Ld’)
相和一次渗碳体相组成。
第二种:随着含碳量的增加,铁碳合金的硬度随之增加,分别测
试其硬度,按照其硬度大小可得其含碳量的大小。
3-8简述晶粒大小对金属力学性能的影响,并列举几种实际生产中细化
铸造晶粒的方法。
晶粒大小对金属力学性能和工艺性能有很大影响。在一般情况下,晶粒
愈细小,金属的强度、塑性、韧性及抗疲劳能力愈好,所以,细化晶粒
是强化金属材料的最重要途径之一。为了细化铸件晶粒以改善其性能,
常采用以下方法:增加过冷度[1];进行变质处理(孕育处理);振动和搅