工程材料第五章作业答案

1.画出Fe-Fe3C相图，指出图中S、E、GS、SE、PQ、PSK和ECF 各点线的含义，并标注各区域的相组成物或组织组成物。

略

2.何谓铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）？

铁素体（F）：C在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格。

奥氏体（A）：C在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方晶格。

渗碳体（Fe3C）：C与Fe的化合物。

珠光体（P）：铁素体与渗碳体的机械混合物。

3.在Fe-Fe3C相图上，指出碳在α-Fe和γ-Fe中的溶解度曲线，并指出它们的溶碳范围。

α-Fe：0～0.0218%

γ-Fe：0～2.11%

4.分别画出含碳为0.45%、0.77%、和1.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。

w C=0.45%，亚共析钢

w C=0.77%，共析钢：

w C=1.0%，过共析钢：

5.计算下列问题

（1）0.6%C钢中的珠光体和铁素体各占多少？

（2）1.2%C钢中的珠光体和渗碳体（二次）各占多少？

6.某钢试样在显微镜下观察，发现珠光体占40%，铁素体占60%，试问这是什么成分的钢？

首先由题设可知，该钢为亚共析钢。

设碳含量为x：

求出x=0.32，即该钢为0.32%C的亚共析钢。

7.写出下列牌号钢材所属种类，含碳量和主要用途：45、50、T8、T12A。

45：平均碳含量为0.45%的优质碳素结构钢。

50：平均碳含量为0.50%的优质碳素结构钢。

优质碳素结构钢中有害杂质及非金属夹杂物含量较少，化学成分控制比较严格，塑韧性较好，多用于制造较重要零件。

T8：平均碳含量为0.8%的碳素工具钢。

T12A：平均碳含量为1.2%的高级碳素工具钢。

碳素工具钢含碳量较高，适用于制作工具。

8.解释下列名词

α-Fe、α相与铁素体、γ-Fe、γ相与奥氏体

α-Fe：具有体心立方晶格的Fe。

α相与铁素体：C在α-Fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格γ-Fe：具有面心立方晶格的Fe。

γ相与奥氏体：C在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方晶格。

9.碳钢中有哪些常存杂质？他们分别对钢的性能有什么影响？

Mn：锰清除钢中FeO，降低钢的脆性；

与硫化合成MnS,消除硫的有害作用，改善热加工性能；

锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体（含锰铁素体），使铁素体强化；一部分锰也能溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，锰还能增加珠光体的相对量，并使它细化，从而提高钢的强度。

Si：作为脱氧剂而加入钢中；

大部分硅溶于铁素体，使铁素体强化，提高了钢的强度及硬度，但塑性，韧性下降。少部分硅存在于硅酸盐夹杂中。

S：硫不溶于铁，而以FeS的形式存在；

FeS与Fe形成低熔点的共晶体，熔点为985℃，分布在晶界，当钢材在1000~1200℃进行热加工时，共晶体溶化，使钢材变脆，这种现象称为热脆性。

P：全部溶于铁素体，提高铁素体的强度、硬度；

但在室温下钢的塑性急剧下降，变脆，这种现象称为冷脆性。