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⼯程材料与热处理-第3章作业题参考答案

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原⼦哪⾥去了？

答：溶质把溶剂原⼦置换后，溶剂原⼦重新加⼊晶体排列中，处于晶格的格点位置。

2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？

举例说明之。

答：间隙固溶体是溶质原⼦进⼊溶剂晶格的间隙中⽽形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙

固溶体可以提⾼⾦属的强度和硬度，起到固溶强化的作⽤。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，

为体⼼⽴⽅，碳的溶⼊使铁素体F强度⾼于纯铁。

间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由

H、B、C、N等原⼦半径较⼩的⾮⾦属元素（以X表⽰）与过

渡族⾦属元素（以M表⽰）结合，且半径⽐rX/rM＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬⽽脆，塑性

差。

3.现有A、B两元素组成如图所⽰的⼆元匀晶相图，试分析以下

⼏种说法是否正确？为什么？

（1）形成⼆元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原⼦⼤⼩⼀定相等。

（2）K合⾦结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已

结晶出来的固溶体中含B量总是⾼于原液相中含B量.

（3）固溶体合⾦按匀晶相图进⾏结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平

衡态下固溶体的成分是不均匀的。

答：（1）错：Cu-Ni合⾦形成匀晶相图，但两者的原⼦⼤⼩相差不⼤。

（2）对：在同⼀温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处

B含量⾼于另⼀点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原⼦的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。

4.共析部分的Mg-Cu相图如图所⽰：

(1)填⼊各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会

有纯Mg相存在？为什么？

答:Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体）

Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶

体，）

在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。

(2)求出20%Cu合⾦冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量

百分⽐。

答:20%Cu合⾦冷却到500℃时,如右图所⽰:α相的成分为awt%,液相⾥含Cu为bwt%,根据杠杆原理可知:

Wα=O1b/ab*100%,WL=O1a/ab*100%

同理:冷却到400℃时，α相的成分为mwt%,Mg2Cu相⾥含Cu为nwt%,

Wα=O2n/mn*100%,Wmg2Cu=O2m/mn*100%

(3)画出20%Cu合⾦⾃液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段

的相与相变过程。

答:各相变过程如下(如右图所⽰):

xp:液相冷却,⾄p点开始析出Mg的固熔体α相

py:Mg的固熔体α相从p点开始到y点结束

yy,:剩余的液相y开始发⽣共晶反应,L?α+Mg2Cu

y,q:随着T的降低,Cu在Mg的固熔体α相的固溶度降低.

5.试分析⽐较纯⾦属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微

组织上的异同之处。

答：相同的是,三者都是由原⼦⽆序的液态转变成原⼦有序排列的固态晶体。不同的是，

纯⾦属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯⾦属和固溶体的结晶是由⼀个液相结晶出⼀个固相，⽽共晶体结晶是由⼀

个液相同时结晶两个固相。纯⾦属和固溶体的显微组

织是单⼀固相，⽽共晶体的显微组织是两个相的机械混合物。

6.为什么亚共晶合⾦的共晶转变温度与共晶合⾦的共晶转变温

度相同？

答:共晶转变是⼀定液相成分在⼀定的温度下结晶出两个成分⼀定的固相。因此，共晶转变的温度是⼀定的。虽然亚共晶合⾦

和共晶合⾦的成分不相同，但亚共晶合⾦结晶先析出固溶相，使剩余液相的成分达到共晶合⾦的成分再发⽣共晶反应，所以亚

共晶合⾦的共晶转变温度与共晶合⾦的共晶转变温度相同。

7.根据下表所列要求，归纳⽐较固溶体、⾦属化合物及机械混

合物的特点。

8.何谓⾦属的同素异晶转变？试以纯铁为例说明⾦属的同素异

晶转变。

答：⾦属在固态下随温度的变化，由⼀种晶格变为另⼀种晶格的现象，称为⾦属的同素异晶转变。

液态纯铁冷却到1538℃时，结晶成具有体⼼⽴⽅晶格的δ-Fe；继续冷到1394℃时发⽣同素异晶的转变，体⼼⽴⽅晶格δ-Fe转

变为⾯⼼⽴⽅晶格γ-Fe；再继续冷却到912℃时，γ-Fe⼜转变为体⼼⽴⽅晶格的α-Fe。纯铁变为固态后发⽣了两次同素异晶

转变。

9.何谓共晶转变和