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1、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（
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：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A01538纯铁的熔点D6.691227Fe3C的熔点两个反应点C4.31148共晶反应点S0.77727共晶反应点两个成分点F6.691148共晶反应在上的成分点K6.69727共析反应在上的成分点一个转变点G0912纯铁的同素异构转变点三个溶解度点E2.111148C
3、在A中的最大溶解度点P0.0218727C在F中的最大溶解度点Q0.0060.008600600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GSA3线，A中开始析出F（A、F转变线）ESA中开始析出（C在中的溶解度曲线）两条围成F单相区的线GPC在中的溶解度曲线PQF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。典型铁碳合金结晶
4、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：L12：L+A2S：AS以下：P；所以室温组织：P。2基本练习（1）选择题金属属于 A晶格。.体心立方.面心立方.密排六方晶格 .斜排立方晶格铁与碳形成的稳定化合物Fe3C称为：C。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体强度和硬度都较高的铁碳合金是：B。.珠光体.渗碳体.奥氏体.铁素体碳在中的间隙固溶体，称为：B。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体硬度高而极脆的铁碳合金是：C。.铁素体.奥氏体.渗碳体.珠光体由转变成是属于：D。.共析转变.共晶转变.晶粒变.同素异构转变铁素体（）是：D。.纯铁.混合物.化合物.固溶体金
5、属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：B。.越高.越低.越接近理论结晶温度 为细化晶粒，可采用：B。.快速浇注 .加变质剂.以砂型代金属型 晶体中的位错属于：C。.体缺陷.面缺陷.线缺陷.点缺陷（2）填空题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。 -Fe、Al、Cu、Ni、V、Mg、Zn各属何种晶体结构：体心立方：-Fe、V；面心立方：Al、Cu、Ni；密排六方：Mg、Zn。实际金属晶体中存在：点 、线 、面三种缺陷，引起晶格畸变。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。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。 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。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。珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。奥氏体和渗碳体组成的共晶产物为莱氏体，其碳的质量分数为4.3%。亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11c4.3，其室温组织为Ld+P+Fe3C。亚共析钢碳的质量分数为0.0218c0.77，其室温组织为F+ P。过共析钢碳的质量分数为0.77c2.11
7、，其室温组织为P+Fe3C。过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.3c6.69，其室温组织为Ld +Fe3C。（3）简答题细晶粒为什么会比粗晶粒具有更好的力学性能？实际生产中常采用哪些方法对金属进行细晶强化？解： 因为晶粒小则晶界就多，而晶界增强了金属的结合力。因此，一般金属的晶粒越小，强度、塑性和韧性就越好。生产上常用增加冷却速度或向液态金属加入某些难熔质点，以增加晶核数目，而细化晶粒。过冷度与冷却速度有何关系?它对金属结晶过程有何影响?对铸件晶粒大小有何影响?解：理论结晶温度和实际结晶温度之差称为过冷度，以 表示。 。金属结晶时温度的大小与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶
8、温度越低。过冷度越大，铸件的晶粒越细小。在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小?在生产中如何应用变质处理?解： 增大过冷度，加入难溶杂质，采用机械振动等方法来控制晶粒的大小。金属中未熔的杂质，当其晶体结构在某种程度上与金属相近时，常可显著地加速晶核的形成，使金属的晶粒细化。在金属结晶时，特意向液态金属中加入某些物质，形成大量分散的固体质点，增加非自发形核的数量，使晶粒得到细化。这种细化晶粒的方法叫做“变质处理”，所加入的物质叫“变质剂”或“人工晶核”。随着碳质量分数的增加，钢的力学性能有何变化？为什么？解： 铁碳合金的力学性能受含碳量的影响很大，含碳量的多少直接决定铁碳合金中铁素体和渗碳体的相
9、对比例。含碳量越高，渗碳体的相对量越多，分布越均匀，材料的硬度和强度越高，塑性和韧性越低；但当渗碳体以网状形态分布在晶界或作为基体存在时，会使铁碳合金的塑性和韧性大为降低，且强度也随之降低。所以，含碳量以1%为界，当含碳量小于1%时，随着含碳量的增加，强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当含碳量大于1%时，随着含碳量的增加，只有硬度提高，强度、塑性、韧性均下降。卧式车床主轴的热处理1选择题（1）下列哪种是高级优质钢：（C）。A.10号钢 B.T7 C.T8A D.30Cr（2）优质碳素结构钢“45”，其中钢的平均含碳量为：（C）。A.45% B.0.045% C.0.45% D.4.5%（3）优质
10、碳钢的钢号是以（A）命名。A.含碳量 B.硬度 C.抗拉强度 D.屈服极限（4）优质碳素钢之所以优质，是因为有害成分（B）含量少。A.碳 B.硫 C.硅 D.锰（5）碳素工具钢的钢号中数字表示钢中平均含碳量的（C）。A.十分数 B.百分数 C.千分数 D.万分数（6）碳钢中含硫量过高时，将容易引起（B）。A.冷脆 B.热脆 C.氢脆 D.兰脆（7）选用钢材应以（C）为基础。A.硬度 B.含碳量 C.综合机械性能 D.价格（8）属于中碳钢的是（B）。A.20号钢 B.30号钢 C.60号钢 D.70号钢（9）下列金属中，焊接性最差的是（D）。A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.铸铁（10）碳
11、钢中含磷量过高时，容易引起钢（A）。A.冷脆 B.热脆 C.兰脆 D.氢脆(11)下列合金钢中属于合金工具钢是（D）。A.渗碳钢 B.调质钢 C.不锈钢 D.高速钢(12)将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作，称为（A）。A.退火 B.正火 C.淬火 D.回火(13)热到相变温度（c1或c3）以上3050，经保温后急速冷却（如在水中或油中）的一种操作，称为（A）。A. 淬火 B. 退火 C. 回火 D. 正火（14）进行（C ），称为调质处理。A. 低温退火 B. 低温回火 C. 高温回火 D. 中温回火（15）
12、温回火结合起来称为（A ）A.调质处理 B.表面处理 C.正火 D.高温处理（16）加热到1以下一定温度，保温一段时间后在空气中冷却的一种操作，称为（C）。A.淬火 B.回火 C.正火 D.退火（17）调质处理的目的，其中说法错误的是（D）。A.高韧性、中等硬度B.高强度和高疲劳强度C.综合机械性能 D.高弹性和高耐磨性（18）淬火后高温回火的工艺过程称为（D）。A.渗碳B.氮化 C.氰化 D.调质（19）调质处理是指（C）。A.加热钢材后退火B.淬火后中温回火 C.淬火后高温回火 D.正火后淬火（20）把钢加热、保温后在炉中或热灰中缓慢冷却的一种操作称为（D）。A.正火 B.回火 C.调质
13、D.退火（21）钢经淬火和中温回火后可使钢的（A）提高。A.弹性极限B.强度极限 C.屈服极限 D.蠕变极限（22）淬火后的钢为消除脆性，必须进行（B）处理。A.低温退火B.低温回火 C.正火 D.完全退火（23）生产中，常用正火代替大件（如直径大、形状复杂的碳钢件）的（D）处理。A.退火 B.淬火低温回火C.淬火中温回火 D.淬火高温回火（24）金属材料在热加工和冷加工方面是按照（B）来区分的。A.结晶温度B.再结晶温度 C.熔化温度 D.重结晶温度（25）调质钢应进行（D）热处理。A.淬火B.淬火低温回火C.淬火中温回火 D.淬火高温回火（26）钢经退火处理后，可使其硬度，塑性（A）。A.
14、降低，提高B.提高，降低C.降低，降低 D.提高，提高（27）钢经退火热处理后，可降低钢的（B）。A.韧性B.塑性C.硬度 D.锻造性（28）碳钢的淬火是将钢加热到相变温度以上，保温后在（B）中急冷的操作。A.炉 B.水 C.空气 D.热灰（29）淬火后，因钢中还有很多铁素体而没有淬硬，这是因为（A）。A.加热温度低 B.加热温度太高C.冷却速度低 D.冷却速度高（30）金属材料抵抗冲击载荷的能力称之为：（C）A.硬度 B.强度 C.韧性 D.抗疲劳性（31）金属材料在外力作用下，抵抗断裂的能力叫：（C）A.抗弯强度 B.屈服强度 C.强度极限 D.疲劳极限（32）在外力作用下，材料抵抗产生塑性变形和断裂的能力，称为：（C）A.刚度 B.硬度 C.强度 D.冲击韧性（33）用来表示金属材料
