铁的凝固特点
2018人教版物理八年级上册《熔化和凝固》真题训练
一．选择题1．（2018•射阳县一模）在下列“温度随时间变化”的图象中，能正确反映铁的凝固特点的是（）A．B．C．D．【解答】解：A、随着时间的推移，物体的温度在上升、不变、上升，说明物体在吸热，并有一段时间吸热温度不变，说明这是晶体熔化的图象；故A不符合题意；B、随着时间的推移，物体的温度一直在升高，说明这是非晶体熔化的图象；故B不符合题意；C、随着时间的推移，物体的温度在下降、不变、下降，说明物体在放热，且有一段时间放热温度不变，说明这是晶体凝固的图象；故C符合题意；D、随着时间的推移，物体的温度一直在下降，说明这是非晶体凝固的图象。
故选：C。
2．（2018•临沂模拟）探究“冰熔化时温度与时间的关系”实验，把碎冰装在大试管中，将大试管放在水中加热，实验中发现冰熔化的速率过快，记录数据太少，下列方法能够延长熔化时间的是（）A．降低冰的初温B．提高水的初温C．增加冰的质量D．停止搅拌【解答】解：由题意可知，实验中冰熔化的速率过快，记录数据太少，要求改进后可以延长冰熔化的时间。
A、降低冰的初温，会增加一段冰吸热升温的时间，但开始熔化后，其速度依然会较快，故A不合题意；B、提高水的初温，冰会更快地吸热，熔化加快，反而缩短了时间，故B不合题意；C、增加冰的质量，则冰熔化时需要吸收的热量更多，这样可延长冰熔化的时间，故C 符合题意；D、停止搅拌会使冰受热不均匀，反而影响实验的准确性，故D不合题意。
故选：C。
3．（2018•南关区校级一模）以下物态变化过程中需要吸收热量的是（）A．冰的消融B．霜的形成C．雪的形成D．露珠的形成【解答】解：A、冰的消融是固态到液态熔化现象，熔化吸热，故A正确；B、霜的形成是气态到固态凝华现象，凝华放热，故B错误；C、雪的形成是气态到固态凝华现象，凝华放热，故C错误；D、露珠的形成气态到液态液化现象，液化是放热的，故D错误。
故选：A。
4．（2018•南岗区校级模拟）下列现象涉及的物态变化中，属于熔化的是（）A．初春，湖面的冰层变薄B．盛夏，阳光下湿衣服晒干C．深秋，草叶上出现露珠D．严冬，室内玻璃窗上形成冰花【解答】解：A、湖面的冰层变薄是固态冰变为液态水，属于熔化现象，故A正确；B、湿衣服变干是水变成水蒸气，属于汽化现象，故B错误；C、露是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴，故C错误；D、严冬，室内玻璃窗上形成的冰花是室内温度较高的水蒸气凝华形成的固态小冰晶，故D错误。
第三章球墨铸铁
• 2、力学性能的检验 • 本技术要求适用于砂型或导热性与砂型相当的铸型中
铸造的普通和低合金球墨铸铁件，不适用于球铁管件 和连续铸造的QT件。 • QT的力学性能以抗拉强度及伸长率为验收依据，对于 屈服点及硬度有要求时，共需双方协商决定，可作为 验收依据。QT检验用试块形状见图3-7所示，尺寸分 别见表3-9和表3-10。
强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能的一其个突出的特点是屈服点。σ0.2高，超
过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测 试:QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢的 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的件。 • QT硬度比同基体的钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁的弹性模量在159000~172000MPa，而且随球 化率的降低而降低。
第三章球墨铸铁
第三章球墨铸铁
第三章球墨铸铁
• 浇注单铸试块时应与所测铸件同包铁液在干型或湿型 内浇注。若需热处理时，试块应与铸铁同炉热处理。 当铸件质量大于2000kg，且壁厚在30~200mm时， 一般采用附铸试块，热处理后从铸件上切取，其形状 及尺寸如图3-8和表3-11所示。
第三章球墨铸铁
• 三、本章的重点知识
• 本章主要介绍铁素体、珠光体及贝氏体球墨铸铁的金 相组织、性能特点及技术要求，化学成分确定及熔制 工艺，球墨铸铁的热处理、铸造性能及铸造工艺特点， 常见缺陷及其防止措施等。
第三章球墨铸铁
第二节 球墨铸铁的金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
• 一、球墨铸铁的金相组织特点 • 1、石墨 • 2、金相基体 • 二、QT的性能特点 • 1、力学性能 • 2、使用性能 • 3、工艺性能 • 三、球墨铸铁的牌号及技术要求 • 1、球墨铸铁的牌号 • 2、力学性能的检验
碳钢和铸铁复习资料习题集
铸造合金熔炼原理1、按石墨形态的不同，铸铁分为灰口铸铁；球墨铸铁；蠕墨铸铁。
2、在Fe-G-Si相图中，硅的作用：（1）共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少；（2）共晶转变和共析转变出现三相共存区；（3）改变共晶转变温度范围；提高共析转变温度；（4）减小奥氏体区域。
3、只考虑Si、P等元素对共晶点实际碳量影响的计算公式为CE=C+1/3（Si+P）；4、亚共晶铸铁凝固特点：凝固过程中，共晶体不是在初析树枝晶上以延续的方式在结晶前沿形核并长大，而是在初析奥氏体晶体附近的枝晶间、具有共晶成分的液体中单独由石墨形核开始；石墨作为领先相与共晶奥氏体共生生长；5、过共晶铸铁的凝固特点：凝固过程则由析出初析石墨开始，到达共晶温度时，共晶石墨在初析石墨上析出，共晶石墨与初析石墨相连。
6、石墨的晶体结构是六方晶体。
7、如图所示，形成片状石墨的晶体生长是Ａ向占优，而球状石墨是Ｃ向生长占优，8、F、C型石墨属于过共晶成分铸铁中形成的石墨Ａ型Ｂ型Ｄ型Ｆ型9、球状石墨形成的两个必要条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度；铁液与石墨间较大的表面张力。
10、球墨铸铁的球状石墨的长大包括两个过程：石墨球在熔体中直接析出并长大；形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下长大。
11、由于球状石墨的生长是在共晶成分下形成的石墨和奥氏体分离长大，因此其共晶过程又称之为离异共晶；12、灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成，基体的主要形式有珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。
13、普通铸铁中除铁以外，五大基本元素包括碳、硅、锰、硫、磷，其中碳、硅是最基本的成分，磷、硫是杂质元素，因此加以限制。
14、在铁碳双重相图中，稳定系和亚稳定系的共晶反应温度差别形成了共晶温度间隔，对于Ni、Si、Cr、S这四种元素来说，促进合金液在冷却过程中按稳定系转变的元素有Ni、Si，按亚稳定系转变的元素有Cr、S。
15、Cr元素在铸铁中的作用:(1)反石墨化元素,珠光体稳定元素; (2)Cr是缩小γ区元素;(3) 在含量超过2%易形成白口组织, (4) Cr含量在10%~30%,形成高碳化合物以及在铸件表面形成氧化膜，从而用作耐磨、耐热零件。
3.--材料的凝固与铁碳相图资料
一、冷却曲线与过冷
1、冷却曲线 金属结晶时温度与时间的
关系曲线称冷却曲线。曲 线上水平阶段所对应的温 度称实际结晶温度T1。 曲线上水平阶段是由于结 晶时放出结晶潜热引起的.
纯金属的冷却曲线
2、过冷与过冷度 纯金属都有一个理论结晶温度T0(熔点或平衡结晶
PQ—碳在-Fe中的固
溶线。
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)、 PSK(++ Fe3C)三条水平线
三、典型合金的平衡结晶过程
铁碳相图上的合金，按成分可分为三类： ⑴ 工业纯铁(<0.0218% C) 组织为单相铁素体。
亚共析钢的结晶过程
含0.20%C钢的组织
亚共析钢室温下的组织 为F+P。
在0.0218~0.77%C 范围 内珠光体的量随含碳量 增加而增加。
含0.45%C钢的组织
含0.60%C钢的组织
㈣ 过共析钢的结晶过程
合金在1~2点转变为 , 到3点, 开始析出Fe3C。从奥氏
体中析出的Fe3C称二次渗碳体, 用Fe3CⅡ表示, 其沿晶 界呈网状分布.
含1.4%C钢的组织
工业纯铁的结晶过程
从铁素体中析出的渗碳体称三次渗碳体，用Fe3CⅢ 表示。 Fe3CⅢ以不连续网状或片状分布于晶界。
随温度下降，
Fe3CⅢ量不断 增加，合金的
材料的凝固与铁碳相图资料课件
总结词
总结词
凝固过程中溶质再分配和成分过冷现象影响晶体形貌和相组成。
工艺制定
通过铁碳相图可以控制材料的熔炼、浇注、冷却等过程，确保获得高质量的铸件或锻件。
质量控制
铁碳合金的凝固过程
03
铁碳合金的凝固点取决于其成分，随着碳含量的增加，凝固点温度逐渐降低。
凝固点
形核与长大
热力学条件
在液态向固态转变过程中，铁碳合金中的原子首先形成晶核，随后晶核逐渐长大形成固态结构。
液态向固态的转变需要满足一定的热力学条件，如温度和压力等。
成分不均
由于合金在液态和固态下各组分扩散速度的差异，导致合金内部各部分成分分连续或断续的缝隙，通常是由于热应力和组织应力共同作用的结果。
变形
铸件在凝固和冷却过程中，由于各部位收缩不均匀或受到外力作用而产生的形状和尺寸变化。
铁碳合金的凝固工艺
06
合金元素可以改变材料的物理性能、机械性能和加工性能等，通过合理添加合金元素，可以提高材料的综合性能。
详细描述
总结词：结晶动力学是研究晶体生长速度、晶体形态和晶体结构随时间变化的科学。
铁碳相图
02
铁碳相图是表示铁碳合金在平衡状态下，温度、压力和各相之间关系的图形。
定义
铁碳相图由水平线（温度）、垂直线（压力）和曲线组成，其中曲线表示不同成分的铁碳合金在不同温度和压力下的平衡状态。
组成
铁碳相图反映了不同成分的铁碳合金在不同温度下的相变规律，如熔化、结晶、固态转变等。
球墨铸铁凝固特点介绍课件
谢谢
控制凝固速度：通过调整浇铸温度和浇铸速度来控制凝固速度，防止凝固缺陷的产生。
优化浇铸工艺：采用合理的浇铸工艺，如顺序凝固、定向凝固等，可以有效地防止凝固缺陷的产生。
控制合金成分：通过控制合金成分，如调整碳、硅、锰等元素的含量，可以有效地防止凝固缺陷的产生。
采用合适的孕育剂：孕育剂可以有效地改善球墨铸铁的凝固特性，防止凝固缺陷的产生。
01
凝固时间受合金元素和浇铸工艺的影响
02
凝固时间与铸件的尺寸和形状有关
03
凝固时间对铸件的质量和性能有很大影响
04
凝固温度
球墨铸铁的凝固温度范围较宽，一般在1150℃至1300℃之间。
01
凝固温度对球墨铸铁的组织和性能有很大影响，过高或过低的凝固温度都会影响铸件的质量。
02
凝固温度过高会导致铸件内部产生缩孔、缩松等缺陷，影响铸件的力学性能。
5
凝固特点对铸造工艺的优化：提高铸：控制凝固速度，防止缩孔、缩松等缺陷
热处理工艺控制：控制热处理温度和时间，提高铸件的强度和耐磨性
01
03
化学成分控制：控制碳、硅、锰等元素的含量，保证铸件的力学性能
02
铸造工艺控制：优化铸造工艺，提高铸件的成型质量和生产效率
04
凝固缺陷预防
凝固后冷却阶段：固态组织继续冷却，形成最终组织结构
凝固过程中，石墨化是球墨铸铁凝固的关键因素，影响其组织和性能
凝固过程
球墨铸铁凝固过程分为三个阶段：液相凝固、固相凝固和凝固后冷却
液相凝固阶段：铁水凝固成固态，形成初生相
固相凝固阶段：初生相中析出球状石墨，形成球墨铸铁
凝固后冷却阶段：球墨铸铁冷却至室温，形成最终组织结构
球墨铸铁凝固特点介绍课件
球墨铸铁特性及其应用
原因：铁液表明形成的氧化膜阻碍气体析出，
碳化反应中形成的气体，镁残留量多形成的镁蒸 汽，炉料潮湿锈蚀等。
措施：球化保证条件下降低镁残留量，铁液平
稳浇铸，控制炉料干燥少锈，采用少氮或无氮树 脂。
球墨铸铁铸件形式
石墨球的螺旋生长
石墨球螺旋生长模型 a）生长成的球体 b）角锥体单晶 c）锥顶角Φ与θ的关系
石墨球生长的工艺措施
从生产实践中得知，使石墨按球 状生长的工艺措施为改变化学成 分和控制冷却速度。
化学成分中，对石墨生长有重要 影响的是一些能显著改变铁液过 冷倾向的元素；而引起铸铁冷却 速度产生变化的因素则是铸件壁 厚、铸型以及浇铸。
• 形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨
2、岩状结构碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋的化合物
球墨铸铁的孕育
• 球墨铸铁孕育的重要性 • 灰铸铁、球墨铸铁孕育的异同点 • 孕育衰退现象 • 提高孕育效果的措施
a.选择强效孕育剂 b.必要的S的含量 c.改善处理方法 d.提高铸件冷却速度
5、夹渣 特征：浇铸位置上表面或死角处，断面呈暗黑
无光泽、深浅不一的夹杂物，金相为可见、块状 夹杂物。
原因：形成一次夹渣的重要原因是原铁液含硫
量高、氧化严重；二次夹渣主要原因是镁残留量 过高，提高了氧化膜形成温度。
措施：降低原铁液硫、氧含量，保证球化时降
低镁残留量，加入适量稀土降低形膜温度。浇铸 系统应使充型平稳，夹渣部位设集渣冒口。
石墨呈分散分布的蠕虫状、球状、团 状、团絮状
石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球 状、团状、团絮状
4.3熔化和凝固(完整版)
收集数据
时间 （min） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
温度 冰 （℃） -2.4 -1.1 -0.7 0 0 0 0 0 0.8 1.2 1.9
状态 温度 蜡 （℃） 49 52 56 60 62 63 65 67 69 72 75 烛 状态
根据所测数据描绘冰、蜡烛熔化时 温度随时间变化的图像。
吸热
2、如图某晶体溶液的凝固图象，Ａ t/℃
Ｂ段表示物质处于（液）态，在此过 程中物质（放）热，温度；ＢＣ段物
A C
质处于（固液共存）态，温度
B
（不变）；物质的状态由（ 液）态变
为（固）态，这时的温度叫该物质 0
D t/min
的（凝固点）。
(第２题)
练习
1 如图所示，下列说法中正确的是：( A) A 甲图可能是海波熔化图象 B．乙图可能是松香凝固图象 C．丙图可能是明矾熔化图象 D．丁图可能是石英凝固图象
2 关于晶体的熔化和凝固，下列说法正确的是（C D ） A． 晶体的温度达到熔点时一定熔化 B． 将食盐放到水中，一会儿水就变咸了，这是熔化现象 C． 晶体在凝固过程中要放出热量 D． 晶体在熔化过程中温度保持不变
蜂蜡熔化的条件：吸热
有固定熔点的固体。
固 晶 体 晶体熔化的条件：吸热，达到熔点
体
常见的晶体：海波、冰、食盐、奈、石英、各种
的
金属等
分 类
没有固定熔点的固体。
பைடு நூலகம்
非晶体 非晶体熔化的条件：吸热
常见的非晶体：蜂蜡、松香、沥青、玻璃、橡 胶等
在1.01×105Pa大气压下一些物质的熔点（凝固点）
钨 3410 钢 1515 铜 1083 金 1064
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铁的凝固特点
铁是一种常见的金属元素，也是地壳中含量最多的金属元素之一。
在常温下，铁呈固态，具有一些独特的凝固特点。
铁的凝固温度相对较高。
铁的凝固点为1535℃，这是一种相对较高的温度。
这意味着在常温下，铁处于固态，并且不易熔化。
相比之下，像汞这样的金属元素在常温下是液态的，而铁则是固态的。
由于铁的凝固温度较高，它可以在各种环境条件下保持稳定的固态。
铁的凝固过程具有一定的结晶性。
当铁开始冷却时，其原子会逐渐排列成有序的结构，形成晶体。
这种有序的结构使得铁具有明确的晶体结构和晶体面。
铁的晶体结构属于立方晶系，其中每个晶体面都具有特定的排列方式。
铁的晶体结构对于其物理和化学性质具有重要影响。
铁的凝固过程是一个放热反应。
当铁从液态转变为固态时，会释放出热量。
这是因为在凝固过程中，铁原子的排列方式发生改变，形成了更稳定的结构。
这种结构变化释放出的能量以热量的形式释放出来。
这也是为什么铁在凝固过程中会产生热量的原因之一。
铁的凝固过程还受到外界条件的影响。
例如，铁的凝固速度取决于冷却速度。
在快速冷却的情况下，铁的凝固速度较快，晶体结构较为细小。
相反，在慢速冷却的情况下，铁的凝固速度较慢，晶体结构较大。
这种由冷却速度引起的晶体结构变化对铁的性能和用途有
重要影响。
铁的凝固还受到合金元素的影响。
铁可以与其他元素形成合金，例如碳、铬、镍等。
这些合金元素可以影响铁的凝固过程和晶体结构。
例如，碳的加入可以形成钢铁，改变铁的晶体结构，使其具有更高的强度和硬度。
因此，合金化是铁及其合金在工业上广泛应用的重要因素之一。
总结起来，铁的凝固特点包括凝固温度相对较高，凝固过程具有结晶性，是一个放热反应，受到外界条件和合金元素的影响。
这些特点决定了铁在固态下的稳定性和晶体结构，对于铁的物理和化学性质具有重要影响。
铁的凝固特点也是人们在冶金和材料科学研究中重要的考虑因素，对于铁及其合金的应用有着重要意义。