铁碳合金相图习题终审稿)
第三章 铁碳相图(含答案)
第三章铁碳相图(含答案)第三章铁碳相图一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、从相变的角度来看，钢与铸铁是按________来区分的，钢与工业纯铁是按________来区分的。
答案：有无共晶转变、有无共析转变2、碳溶解在________中形成的间隙固溶体称为奥氏体，常用符号________表示；奥氏体的力学性能是________和________不高，但具有良好的________。
答案：γ-Fe、A、强度、硬度、塑性3、渗碳体是铁和碳的化合物，常用________表示；渗碳体的含碳量为6．69％，具有复杂的晶格，它的________很高，脆性很大，而________和________几乎等于零。
C、硬度、塑性、韧性答案：Fe3C相图，它由三个典型的二元合金相图组合而成，即________、________和4、统观Fe-Fe3________。
答案：匀晶（型）相图、共晶（型）相图、包晶（型）相图5、铁碳合金在固态下的基本相有________、________和________三种。
答案：铁素体（F）、奥氏体(A)、渗碳体(Fe3C)6、在钢中，由于铁与碳的相互作用，可以形成四种基本组织，即________、________、________和________。
答案：铁素体（F）、奥氏体（A）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）7、Fe-FeC相图中，根据E点（含碳量为________）可将铁碳合金分为________和________3两大部分。
答案：2.11%、（碳）钢、铸铁8、在铁碳合金的基本相中，属于固溶体的有________、________，属于金属间化合物的有________。
答案：奥氏体、铁素体、渗碳体9、含碳量为4.3％的铁碳合金叫________，在1148℃以上为________，缓冷至1148℃时发生________反应，继续冷却到727℃时发生________转变，其室温组织为________。
7章铁碳合金相图习题
7章习题1、B碳溶于丫-Fe的晶格中所形成的固溶体称为_____ 。
A. 铁素体B. 奥氏体C. 马氏体D. 索氏体2、D对于纯铁来说，由丫-Fe转变为a-Fe是属于 ____ <A. 共析转变B. 共晶转变C. 等温转变D. 同素异构转变3、A 912°C以下的纯铁的晶体结构是 ___ 。
A. 体心方晶格B. 面心立方晶体C. 密排六方晶格D. 体心正方晶格4、B由液态金属变为固态金属的过程称为______ 。
A. 凝固B. 结晶C. 再结晶D. 重结5、C金属的同素异构转变就是金属在固态下发生的_______ 。
A. 结晶B. 凝固C. 重结晶D .再结晶6 B组成合金的元素,在固态下互相溶解成均匀单一的固相称为________ <A. 晶体B. 固溶体C. 化合物D. 共晶体7、B碳溶于a—Fe的晶格中形成的固溶体称为____ 。
A. 奥氏体B. 铁体素C. 渗碳体D. 马氏体8、C渗碳体的性能特点是_____ 。
A. 硬度低，塑性好B. 硬度高，塑性好C. 硬度高，塑性差D. 硬度低.塑性低9、D合金中的相结构有____ o A.固溶体，化合物B.固溶体，机械混合物C. 化合物，机械混合物D. 固溶体。
化合物/机械混合物10、B珠光体是____ 片状的机械混合物________ 。
A. F+AB. F+Fe3CC. A+Fe3CD. P+Fe3C11、D奥氏体的最大的溶碳量为 ____ 。
A. 0.77%B. >1.0%C. 1.5 %D. 2.11%12、A渗碳体的形态有多种，在室温的共析钢组织中呈____ 。
A片状B. 网状C. 球状D块状13、B亚共析钢的含碳量为_____ oA. vO.02%B. vO.77%C. >0.77%D. 0.77%14、D共晶白口铸铁的含碳量为 ____ oA. 0.02%B. 0.77%C. 2.11%D. 4.3%15、D过共析钢的室温平衡组织是 ____ oA. FB. F+PC. PD. P+Fe3C16、B在铁碳合金相图上，温度为1148C,含碳4.3%的C点称______ <A. 共析点B. 共晶点C熔点D. 晶格转变点17、A在铁碳合金相图上，温度为727C、含碳量为0.77%的S点称 ______ <A. 共析点B. 共晶点C熔点D. 晶格转变点18、C亚共析钢的室温平衡组织是 ____ 。
铁碳相图习题与思考题剖析
习题与思考题剖析【例题】用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织为在共晶体上分布有5%Sb 作硬质点，试求该合金的成分及硬度（已知条件：纯铅的硬度为3HBS ，纯锑的硬度约为30HBS ）。
1. 分析Pb-Sb 二元合金相图如题图1所示。
由题意可知，在共晶体基体上分布有5%Sb 作硬质点，即指该合金的组织为95%的共晶体组织+5%Sb 硬质点所组成，那么即可判断该合金一定是过共晶成分。
那么，如何利用杠杆定律求出该合金组织的相对百分含量呢？由于杠杆定律仅适用于两相区，那么必须使所求的组织与相应的两相区相对应。
由题图1所示的相图可以看出，只有影线所示的两相区中的两相才有可能与所求的组织近似对应，即共晶体与液相对应（因为，在共晶线上一定成分的液相全部转变为共晶体组织），硬质点与先共晶相相对应。
那么，又如何来求硬度呢？这就要联想到相图与性能之间的对应关系，即硬度与成分对应为直线关系（如题图2所示），这样就可利用题目所给的已知条件，求出该合金的算术平均值来。
题图 1 PB – SB 二元合金相图 题图 2 化学成分与硬度之间的关系 2. 解答设该合金的成分为X%Sb ，则根据杠杆定律：W Sb =2.111002.11--X =5 ， X=15.6 或 X X --=1002.11955 ，X=15.6 该合金的硬度为：3+7)330(1006.15=-⨯HBS或 先求出铅和锑这两个相的相对百分含量，即W Pb =1001006.15100⨯-%=84.4% ，W Sb =15.6% 所以，该合金的硬度为：3×84.4%+30×15.6%=7HBS3. 常见错误剖析（1）对于题目所叙“要求其组织为在共晶体基体上分布有５% Ｓｂ作硬质点”这句话不理解，误认为两相的相对百分含量为5%的Sb，95%的Pb，那么该合金变为亚共晶合金，其结果必然造成一错再错；（2）不会应用杠杆定律来求解该合金组织的相对百分含量，具体表现在直接利用室温下的两相区来进行计算，“组织”和“相”混为一谈；（3）对于求解该合金的硬度感到茫然而不知所措，无从着手。
习题讲解_IV(铁碳合金相图)
Fe3CII Ld P P+Fe3CII +L'd
x 2.11
2.11 0.77 4.30 x
WL'd
WLd =
100% 4.30 2.11
WFe3CII
6.69 0.77
100% 4.30 2.11
6.69-2.11 4.30 x
WP
1-WL'd
-WFe3CII
=
6.69-0.77
4.30
100% 2.11
铁碳合金相图
4. 画出xxx%C的Fe-C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温 组织示意图；
5. 计算xxx%C的Fe-C合金组织中组织组成物的相对量。
共晶白口铸铁
L LLd Ld PL'd (P+Fe3C共晶)
WL'd WLd =100%
4.30
WFe3C晶
100% 6.69
4. 画出xxx%C的Fe-C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温 组织示意图；
5. 计算xxx%C的Fe-C合金组织中组织组成物的相对量。
ห้องสมุดไป่ตู้
亚共析钢
+ P +P Fe3CIII +P+Fe3CIII
x-0.0218 WP 0.77-0.0218 100%
WFe3CIII
x 6.69
（1-WP）100%
铁碳合金相图
习题讲解
铁碳合金相图
铁碳相图应用
合金相
Fe－Fe3C 平衡相图
平衡组织
铁素体 奥氏体 渗碳体 Fe3C
珠光体 P
莱氏体 Ld、L·d
一次渗碳体 共晶渗碳体 二次渗碳体 共析渗碳体 三次渗碳体
习题讲解_IV(铁碳合金相图)
6.69-4.30 WP 1-WFe3C晶 = 6.69 100%
铁碳合金相图
4. 画出xxx%C的Fe-C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温 组织示意图；
5. 计算xxx%C的Fe-C合金组织中组织组成物的相对量。 过共晶白口铸铁
L LFe3C I L+Fe3CI LLd Ld +Fe3CI P L'd +Fe3CI
Fe3CII Ld P P+Fe3CII +L'd
x 2.11
2.11 0.77 4.30 x
WL'd
WLd =
100% 4.30 2.11
WFe3CII
6.69 0.77
100% 4.30 2.11
6.69-2.11 4.30 x
WP
1-WL'd
-WFe3CII
=
6.69-0.77
W =（1-WP -WFe3CIII）100%
铁碳合金相图
4. 画出xxx%C的Fe-C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温 组织示意图；
5. 计算xxx%C的Fe-C合金组织中组织组成物的相对量。
共析钢
PP（F+Fe3C析）
WP 100%
6.69-0.77
0.77
WF
100% 6.69
x 4.30
WFe3CI
100% 6.69 4.30
6.69 x
WL'd
1WFe3CI
100% 6.69 4.30
4.30
100% 2.11
铁碳合金相图
4. 画出xxx%C的Fe-C合金从高温缓冷到室温的冷却转变曲线及室温 组织示意图；
7章铁碳合金相图习题资料
7章铁碳合金相图习题7章习题1、B 碳溶于γ—Fe的晶格中所形成的固溶体称为_____。
A．铁素体 B．奥氏体 C．马氏体 D．索氏体2、D 对于纯铁来说，由γ—Fe转变为α—Fe是属于_____。
A．共析转变 B．共晶转变 C．等温转变 D．同素异构转变3、A 912℃以下的纯铁的晶体结构是_____。
A．体心方晶格 B．面心立方晶体 C．密排六方晶格 D．体心正方晶格4、B 由液态金属变为固态金属的过程称为_____。
A．凝固 B．结晶 C．再结晶 D．重结5、C 金属的同素异构转变就是金属在固态下发生的_____。
A．结晶 B．凝固 C．重结晶 D ．再结晶6、B 组成合金的元素，在固态下互相溶解成均匀单一的固相称为_____。
A．晶体 B．固溶体 C．化合物 D．共晶体7、 B 碳溶于α—Fe的晶格中形成的固溶体称为_____。
A．奥氏体 B．铁体素 C．渗碳体 D．马氏体8、C 渗碳体的性能特点是_____。
A．硬度低，塑性好 B．硬度高，塑性好 C．硬度高，塑性差 D．硬度低．塑性低9、D 合金中的相结构有_____。
A．固溶体，化合物 B．固溶体，机械混合物C．化合物，机械混合物 D．固溶体。
化合物／机械混合物10、B 珠光体是_____层片状的机械混合物_____。
A．F+A B．F+Fe3C C．A+Fe3C D．P+Fe3C11、D 奥氏体的最大的溶碳量为_____。
A．0．77％ B．>1．0％ C．1．5 ％D．2．11％12、A 渗碳体的形态有多种，在室温的共析钢组织中呈_____。
A．片状 B．网状 C．球状 D．块状13、B 亚共析钢的含碳量为_____。
A．<0．02％ B．<0．77％ C．>0．77％ D．0．77％14、 D 共晶白口铸铁的含碳量为_____。
A．0．02％ B．0．77％ C．2．11％ D．4．3％15、 D 过共析钢的室温平衡组织是_____。
铁碳相图习题与思考题剖析
习题与思考题剖析【例题】用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织为在共晶体上分布有5%Sb 作硬质点，试求该合金的成分及硬度（已知条件：纯铅的硬度为3HBS ，纯锑的硬度约为30HBS ）。
1. 分析Pb-Sb 二元合金相图如题图1所示。
由题意可知，在共晶体基体上分布有5%Sb 作硬质点，即指该合金的组织为95%的共晶体组织+5%Sb 硬质点所组成，那么即可判断该合金一定是过共晶成分。
那么，如何利用杠杆定律求出该合金组织的相对百分含量呢？由于杠杆定律仅适用于两相区，那么必须使所求的组织与相应的两相区相对应。
由题图1所示的相图可以看出，只有影线所示的两相区中的两相才有可能与所求的组织近似对应，即共晶体与液相对应（因为，在共晶线上一定成分的液相全部转变为共晶体组织），硬质点与先共晶相相对应。
那么，又如何来求硬度呢？这就要联想到相图与性能之间的对应关系，即硬度与成分对应为直线关系（如题图2所示），这样就可利用题目所给的已知条件，求出该合金的算术平均值来。
题图 1 PB – SB 二元合金相图 题图 2 化学成分与硬度之间的关系 2. 解答设该合金的成分为X%Sb ，则根据杠杆定律：W Sb =2.111002.11--X =5 ， X=15.6 或 X X --=1002.11955 ，X=15.6 该合金的硬度为：3+7)330(1006.15=-⨯HBS或 先求出铅和锑这两个相的相对百分含量，即W Pb =1001006.15100⨯-%=84.4% ，W Sb =15.6% 所以，该合金的硬度为：3×84.4%+30×15.6%=7HBS3. 常见错误剖析（1）对于题目所叙“要求其组织为在共晶体基体上分布有５% Ｓｂ作硬质点”这句话不理解，误认为两相的相对百分含量为5%的Sb，95%的Pb，那么该合金变为亚共晶合金，其结果必然造成一错再错；（2）不会应用杠杆定律来求解该合金组织的相对百分含量，具体表现在直接利用室温下的两相区来进行计算，“组织”和“相”混为一谈；（3）对于求解该合金的硬度感到茫然而不知所措，无从着手。
《工程材料》铁碳合金相图
组织及性能之间关系
的理论基础,是制定热
加工、热处理、冶炼
和铸造等工艺依据。
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
4.1.1铁碳合金中的基本相
⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相 ⑴ 铁素体： 碳在-Fe中的固溶体称 铁素体, 用F 或 表示。
铁素体
碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
Fe3C)、PSK(++ Fe3C)三条水平线
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
相区
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
共晶产物是 与Fe3C的机械
混合物，称作莱氏体, 用Le 表示。为蜂窝状, 以Fe3C为
基，性能硬而脆。
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
莱氏体
特性线
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
PSK：共析线
L+δ
S ⇄FP+ Fe3C
共析转变的产物是
δ+
L+ L+ Fe3C + + Fe3C
转变线，
ES—碳在 -Fe中的固
溶线。又称Ac m线。
PQ—碳在-Fe中的固
溶线。
《工程材料》化学工业出版社 伍强主编
⒊ 相区
⑴ 五个单相区： L、、、、Fe3C
⑵ 七个两相区: L+、 L+、L+Fe3C、 +、
+Fe3C、+ 、 +Fe3C
⑶ 三个三相区：即HJB (L++)、ECF(L++
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
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铁碳合金相图习题
文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
铁碳合金相图
一、选择题
1. 铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
2.奥氏体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。
A．α-Fe B．γ-Fe C．δ-Fe D．β-Fe
3.渗碳体是一种（）。
A．稳定化合物 B．不稳定化合物 C．介稳定化合物 D．易转变化合物4.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（）。
A．2％ B．2.06％ C．2.11％ D．2.2％
5.莱氏体是一种（）。
A．固溶体B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属
6.在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
7.在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
8. 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（）。
A．A1线 B．ECF线 C．Acm线 D．PSK线
9.珠光体是一种（）。
A．固溶体 B．金属化合物 C．机械混合物 D．单相组织金属
10.在铁－碳合金中，当含碳量超过（）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。
A．0.8％ B．0.9％ C．1.0％ D．1.1％
11.通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（）。
A．细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区 B．细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区
C．等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区 D．等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区
12.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（）。
A．共晶线 B．共析线 C．A3线 D．Acm线
13.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（）。
A．724℃ B．725℃ C．726℃ D．727℃
14.在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（）。
A．0.67％ B．0.77％ C．0.8％ D．0.87％
二、填空题
1. 珠光体是（铁素体）和（二次渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。
）中所形成的（固溶体）称为铁素体。
2. 碳溶解在（α-F
e
3. 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（
4.3% ），共析点的含碳量为
（0.77% ）。
4. 低温莱氏体是（珠光体）和（二次渗碳体，一次渗碳体）组成的机械混合物。
5. 高温莱氏体是（奥氏体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。
6. 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（细晶粒区），（柱状晶粒区）和心部等轴晶粒区。
7. 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（1148 ），共析转变温度是（ 727 ）。
三、改正题(红色字体为改正后答案)
1. 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。
ES;A
cm
2. 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727℃），该线叫共晶线。
共析线
3. 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。
珠光体
4. 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。
铁素体
5. 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。
珠光体
6. 在亚共析钢平衡组织中，随含碳量的增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。
铁素体
7. 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。
渗碳体
8. 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。
降低
9. 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148℃时，溶碳能力可达4.3%。
2.11%
10.碳溶解在α-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727℃时为
0.0218%。
铁素体
11.在铁碳合金相图中，铁素体在727℃时，溶碳能力可达2.11%。
0.0218%
12.在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。
二次渗碳体
13.碳溶解在γ-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727℃时为0.77%。
α-F
e
14.亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。
珠光体
15.奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。
珠光体
16.在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。
A
cm
四、简答题
1.铁碳合金中基本相有哪几相？室温下的基本相是什么
答：基本相有液相L高温铁素体相δ、铁素体相α、奥氏体相γ和渗碳体相Fe
3
C
室温下的基本相是铁素体相α和渗碳体相Fe
3
C
2.试分析含碳量为0.6%。
铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程。
答：液相L—L+A---A---α+A—P+α
3.试分析含碳量为1.2%铁碳合金从液体冷却到室温时的结晶过程。
答：液相L—L+A---A—A+ Fe
3C
II
------P+ Fe
3
C
II
4.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。
答：
A1 PSK 共析线
A3 GS 自A中开始析出F的临界温度线
Acm ES 碳在A中的固溶线
5.简述碳钢中碳含量变化对机械性能的影响。
答：略
6.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。
答： P
74
页
7.在Fe—Fe3C相图上空白处填写上组织。
略
8.简述Fe—Fe3C相图应用是在哪些方面？略
答：
五、计算题
1.二块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：
第一块：珠光体占40%，铁素体60%。
第二块：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。
试问它们的含碳量约为多少（
铁素体含碳量可忽略不计）
W(P)= =40% 可得X
2.已知铁素体的σb=180-230MPa，δ=30%-50%，HB=50-80；珠光体的σb=770MPa，δ=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。
W(P)=
W(α)= 1- W(P)
其余步骤略
3.室温下45钢（含碳量0.45%）中铁素体和珠光体的相对重量百分比。
解：由杠杆定理有Q
p=
（0.45-0.0008）/(0.77-0.0008)×100%=58.4%
则Q
α=100%-58.4%=41.6%
4.某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。
显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问
钢板是否符合图纸要求。
（20钢含碳量范围为0.17-0.23%）
W(P)=
5. 用Pb-Sb合金制造轴瓦，要求其组织在共晶体上分布有10%Sb作硬质
点，试求该合金的成分和硬度，（Pb-Sb合金相图如下所示，纯Pb的硬度为HB=3，纯Sb
的硬度为HB=30）。
温度℃
↑
252℃
Pb 11.1 Sb Sb,%→
Pb-Sb合金相图
设Sb含量为X %
W=
11.1 10011.1
X-
-
=10%
X=19.9 其余略0.450.0218
0.770.0218
-
-
0.0218
0.770.0218
X-
-。