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金属材料铁碳合金状态图分析与应用 Fe-Fe3C状态图 1.默画Fe-Fe3C相图。 解:(1)先画两条坐标轴:横轴表示含碳量,纵轴表示温度。 (2)标出六个成分点:0、0.0218、0.77、2.11、4.3、6.69;画出两条温度线:727、1148。 (3)找出8+2个特性点:1(一个熔点:同素异构转变点G)2(两个熔点:纯铁A1538、渗碳体D1227)2(两个反应点:共晶点C、共析点S)3(三个最大溶解度点:E、P、Q)2两个成分点)。 (4)连接8条特性线:2(两条相线:液相线ACD和固相线AECF)2(两条反应线:共晶ECF和共析PSK)2(两条开始析出线:析出渗碳体ES和析出F的线GS)2(围成F单相区QP和GP) ,形成5个单相区:L、A、P、Ld、Fe3C。 (5)填写其他相区为相邻相区的叠加。 2.根据绘制的Fe-Fe3C状态图,指出其特性点、特性线及其含义、给出共晶和共析反应式并对典型铁碳合金结晶过程进行分析,完成相应任务。 解:①特性点、特性线及其含义 表1 -状态图中主要特性点的意义(8+2) 类型 % 温度℃ 意义 两个熔点 A 0 1538 纯铁的熔点 D 6.69 1227 Fe3C的熔点 两个反应点 C 4.3 1148 共晶反应点 S 0.77 727 共晶反应点 两个成分点 F 6.69 1148 共晶反应在上的成分点 K 6.69 727 共析反应在上的成分点 一个转变点 G 0 912 纯铁的同素异构转变点 三个溶解度点 E 2.11 1148 C在A中的最大溶解度点 P 0.0218 727 C在F中的最大溶解度点 Q 0.006~0.008 600 600℃时C在F中的溶解度 表2 -状态图中的特性线(8条:2222) 类型 含义 两条相线 ACD线 液相线(此线以上合金呈液态,冷却至该线合金开始结晶) AECF线 固相线 两条反应线 ECF 共晶线, PSK 共析线,A1线, 两条开始析出线 GS A3线,A中开始析出F(A、F转变线) ES A中开始析出(C在中的溶解度曲线) 两条围成F单相区的线 GP C在中的溶解度曲线 PQ F中开始析出 铁碳合金状态图中的相区 依据特性点和线的分析,简化Fe-Fe3C状态图主要有五个单相区:L、A、F、Ld、Fe3C;其他相区为相邻相区叠加。 ②典型铁碳合金结晶过程(以亚共析钢为例) 过成分点画纵线,标出与特性线的交点(1、2……); 分析: 1点以上:L 1~2:L+A 2~S:A S以下:P; 所以室温组织:P。 2.基本练习 (1)选择题? ①金属α-Fe属于 A晶格。  A.体心立方   B.面心立方   C.密排六方晶格 D.斜排立方晶格 ②铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为:C。  A.铁素体   B.奥氏体  C.渗碳体  D.珠光体 ③强度和硬度都较高的铁碳合金是:B。  A.珠光体   B.渗碳体   C.奥氏体  D.铁素体 ④碳在γ-Fe中的间隙固溶体,称为:B。 A.铁素体   B.奥氏体  C.渗碳体  D.珠光体 ⑤硬度高而极脆的铁碳合金是:C。 A.铁素体   B.奥氏体  C.渗碳体  D.珠光体 ⑥由γ-Fe转变成α-Fe是属于:D。 A.共析转变   B.共晶转变   C.晶粒变  D.同素异构转变 ⑦铁素体(F)是:D。 A.纯铁  B.混合物   C.化合物  D.固溶体 ⑧金属结晶时,冷却速度越快,其实际结晶温度将:B。 A.越高  B.越低  C.越接近理论结晶温度 ⑨为细化晶粒,可采用:B。 A.快速浇注  B.加变质剂 C.以砂型代金属型 ⑩ 晶体中的位错属于:C。 A.体缺陷  B.面缺陷  C.线缺陷  D.点缺陷 (2)填空题 ①晶体与非晶体结构上的最根本的区别是,晶体内原子排列是:规则排列。 ② α-Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构:体心立方:α-Fe、V;面心立方:Al、Cu、Ni;密排六方:Mg、Zn。 ③实际金属晶体中存在:点 、线 、面三种缺陷,引起晶格畸变。 ④结晶过程是靠两个密切联系的基本过程来实现的,它们是:晶核形成和晶核长大。 ⑤当对金属液体进行变质处理时,变质剂可起到增加 晶核 数量的作用。 ⑥过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差。 ⑦ 在实际应用中,细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能,细化晶粒常采用:提高过冷度、变质处理和振动结晶等措施。 ⑧分别填出下列铁碳合金组织的符号 奥氏体 A ;铁素体F;渗碳体Fe3C;珠光体P;高温莱氏体Ld;低温莱氏体Ld’。 ⑨珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 ⑩莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。 奥氏

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