机械工程材料课后习题参考答案(3)

的塑性。

渗碳体（Fe3C）：铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳

体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。在钢中

以片状存在或网络状存在于晶界。在莱氏体中为连续的基

体，有时呈鱼骨状。

珠光体（P）：由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。铁素体和渗碳体呈层片

状。珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。

莱氏体（Ld）：由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。在莱氏体中，渗碳体

是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。由

于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。

4.Fe-Fe3C合金相图有何作用？在生产实践中有何指导意义？又有何局限性？

答：①碳钢和铸铁都是铁碳合金，是使用最广泛的金属材料。铁碳合金相图是

研究铁碳合金的重要工具，了解与掌握铁碳合金相图，对于钢铁材料的研

究和使用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品原因的分析等方面都有重

课后答案

要指导意义。②为选材提供成分依据：F Fe3C相图描述了铁碳合金的

组织随含碳量的变化规律，合金的性能决定于合金的组织，这样根据零件

的性能要求来选择不同成分的铁碳合金；为制定热加工工艺提供依据：对

铸造，根据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；根

据相图上液相线和固相线间距离估计铸造性能的好坏。对于锻造：根据相

图可以确定锻造温度。对焊接：

根据相图来分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性；对热处理：F Fe3C相图更为重要，如退火、正火、淬火的加热

温度都要参考铁碳相图加以选择。③由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却的速度得到的，而在实际加热和冷却通常都有不同程度的滞后现象。

5.画出 Fe-Fe3C 相图，指出图中 S 、C 、E 、P、N 、G 及 GS 、SE 、PQ 、

PSK 各点、线的意义，并标出各相区的相组成物和组织组成物。

答:

课后答案

C：共晶点1148℃ 4.30%C，在这一点上发生共晶转变，反应式：

Lc AE Fe3C，当冷到1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶

出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体

Le AE Fe3C

E：碳在 Fe中的最大溶解度点1148℃ 2.11%C

G： Fe Fe同素异构转变点（A3）912℃ 0%C

H：碳在 Fe中的最大溶解度为1495℃ 0.09%C

J：包晶转变点1495℃ 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：

LB H AJ当冷却到1495℃时具有B点成分的液相与具有H点成分

的固相δ反应生成具有J点成分的固相A。

课后答案

N： Fe Fe同素异构转变点（A4）1394℃ 0%C

P：碳在 Fe中的最大溶解度点 0.0218%C 727℃

S：共析点727℃ 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：

As Fp Fe3c，当冷却到727℃时从具有S点成分的奥氏体中同时

析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物——珠光体P

（Fp Fe3c）

ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，

碳在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，所以具

有0.77%～2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织

A Fe3CⅡ，从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。

GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线，GP线

则是铁素体析出的终了线，所以GSP区的显微组织是F A。

PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶

解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，从F中析出的Fe3C称为

三次渗碳体Fe3CⅢ，由于铁素体含碳很少，析出的Fe3CⅢ很少，

一般忽略，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变。

PSK线：共析转变线，在这条线上发生共析转变AS FP Fe3C，产物

（P）珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时

都有共析转变发生。

6.简述 Fe-Fe3C 相图中三个基本反应：包晶反应,共晶反应及共析反应，写出

反应式，标出含碳量及温度。

课后答案

答：共析反应：冷却到727℃时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成

分的铁素体和渗碳体的两相混合物。γ0.8 727æF0.02+Fe3C6.69

包晶反应：冷却到1495℃时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相δ

反应生成具有J点成分的固相A。 L0.5+δ0.1 1495æγ0.16

共晶反应：1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥

æ γ氏体和渗碳体的两相混合物。 L4.3 1147

2.14+ Fe3C6.69

7.何谓碳素钢？何谓白口铁？两者的成分组织和性能有何差别？

答：碳素钢：含有0.02%~2.14%C的铁碳合金。

白口铁：含大于2.14%C的铁碳合金。

碳素钢中亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成，其中珠光体中的渗碳

体以细片状分布在铁素体基体上，随着含碳量的增加，珠光体的含量增加，则钢的强度、硬度增加，塑性、韧性降低。当含碳量达到0.8%时就是珠

光体的性能。过共析钢组织由珠光体和二次渗碳体所组成，含碳量接近

1.0%时，强度达到最大值，含碳量继续增加，强度下降。由于二次渗碳

体在晶界形成连续的网络，导致钢的脆性增加。

白口铁中由于其组织中存在大量的渗碳体，具有很高的硬度和脆性，难以

切削加工。

8.亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。

答：亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体

中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析

钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连

续的网络状。

课后答案

共同点：钢的组织中都含有珠光体。不同点：亚共析钢的组织是铁素体

和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体

和二次渗碳体。

9.分析含碳量分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织.

答：0.80%C:在1~2点间合金按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转

变为奥氏体。冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转

变结束时全部为珠光体P，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，

当温度继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶

度线PQ变化，析出三次渗碳体Fe3CⅢ，它常与共析渗碳体长在

一起，彼此分不出，且数量少，可忽略。

室温时组织P。

0.60% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转

变为奥氏体。冷到3点时开始析出F，3-4点A成分沿GS线变化，

铁素体成分沿GP线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S

点成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原

先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.02%C，

所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当

温度继续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳

体，同样Fe3CⅢ量很少，可忽略。

所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P

1.0% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出 …… 此处隐藏：1551字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……