金属学与热处理答案

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资源描述
4-1分析wt=0.2%、wt=0.6%、wt=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程,用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织,并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。解:在室温下,铁碳合金的平衡相是a-Fe(碳的质量分数是0.008%)和Fe3c(碳的质量分数是6.69%) ,故w c=0.2%的合金在室温时平彳U状态下a相和FeC相的相对量分别为w=0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是a -Fe和P,其组织可近似看做和共析转 变完时一样,在共析温度下a -Fe碳的成分是0.0218%, P的碳的成分为0.77%, 故w=0.2%的合金在室温时组织中 P和a的相对量分别为(2) w c=0.6%的合金在室温时平彳U状态下a相和F&C相的相对量分别为w=0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是a-Fe和P,在室温时组织中P和a的相对量为w c=1.2%的合金在室温时平彳U状态下a相和FeC相的相对量分别为w=1.2%的合金在室温下平彳态下的组织是 P和F&C,在室温时组织中 P的相对量 为4-2分析w=3.5%、w=4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程,画出冷却曲线和组织变化示意图,并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。解:w=3.5%的铁碳合金在室温平衡相是a-Fe(碳的质量分数是 0)和FeC(碳的质量分数是 6.69%) ,故w c=3.5%的合金在室温时平彳U状态下a相和Fe3c相的相对量分别为Ld 中碳的成分分别为2.11%和 4.3%,所以刚 凝固完毕时初生丫相和 Ld的相对量分别为碳的成分为2.11%的初生丫相从共晶温度冷却到共析温度后,它的成分变为0.77%,在冷却过程中它析出 FeG ,每份丫相析出FeG的量为现在初生丫相的量是 36.53%,所以到共析温度析出的 FeC相对于整体的相对 量为因为合金中的初生丫相到共析温度析出Fe3C,初生丫相的相对量减少 8.27%,余下的丫相在共析温度都转变为P,所以P的相对量为(2) w c=4.7%的合金在室温时平彳状态下a相和Fe3c相的相对量分别为因为刚凝固完毕时,初生FeC和Ld中碳的成分分别为6.69%和4.3%,所以刚 凝固完毕时初生FeC和Ld的相对量分别为4-3计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量。2.11 0.77用牛 Fe3CH%22.64%6.69 0.774-4分别计算变态莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体和共析渗碳体的含量。解:共晶渗碳体含量4-5为了区分两种弄混的碳钢,工作人员分别截取了 A、B两块试样,加热至850c保温后以极缓慢的速度冷却至室温,观察金相组织,结果如下:A试样的先共析铁素体面积为 41.6%,珠光体白面积为58.4%。B试样的二次渗碳体的面积为 7.3%,珠光体白面积为92.7%。设铁素体和渗碳体的密度相同,铁素体中的含碳量为零,试求A、B两种碳钢含碳量。解:假设A试样中的碳含量为Xi 假设B试样中的碳含量为X24-6利用Fe-Fe3c相图说明铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系。答:一、含碳量一相相对量:C/% ”F%U , FeC咐二、含碳量一组织:FfF+8Pf P+Fe3Ci f P+FeCi+L d L dT d+FeG ”Fe3C三、含碳量与力学性能间的关系1、硬度:取决于相及相对量。随碳含量的增加,由于硬度高的Fe3c增多,硬度低的F减少,合金的硬度呈直线关系增大,由全部为F的硬度约80HB增大到全部为Fe3C 时的约800HB。2、强度:C%f(y ? 0.9%?f(yJ (因网状 FeCi 的存在)3、塑性、韧性:0%”塑性(、韧性J。4-7 Fe-Fe 3c相图有哪些应用,又有哪些局限性?答:一、Fe-Fe3c相图的应用1、在钢铁材料选用方面的应用建筑结构和各种型钢 需用塑性、韧性好的材料,选用碳含量较低的钢材。机械零件 需要强度、塑性及韧性都较好的材料,应选用碳含量适中的中碳钢。 ?工具要用硬度高和耐磨性好的材料,则选碳含量高的钢种。纯铁强度低,不宜用做结构材料,但由于其导磁率高, 矫顽力低,可作软磁材料使用,例如做电磁铁的铁芯等。白口铸铁硬度高、脆性大,不能切削加工,也不能锻造,但其耐磨性好,铸造性能优良,适用于作要求耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件,例如拔丝模、 冷轧辊、货车轮、犁铧、球磨机的磨球等。 ?2、在铸造工艺方面的应用根据Fe-Fe3C 相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上50100。从相图上可看出,纯铁和共晶白口铸铁的铸造性能最好,它们的凝固温度区间最小,因而流动性好,分散缩孔少,可以获得致密的铸件,所以铸铁在生产上总是选在共晶成分附近。在铸钢生产中,碳质量分数在0.15%0.6%之间,因为这个范围内钢的结晶温度区间较小,铸造性能较好。3、在热锻、热轧工艺方面的应用?钢处于奥氏体状态时强度较低,塑性较好,因此锻造或轧制选在单相奥氏体区进行。 一般始锻、 始轧温度控制在固相线以下100200范围内。一般始锻温度为 11501250 , 终锻温度为750850。4、在焊接工艺方面的应用随着含碳量的增加,可焊性变差,故焊接用钢主要是低碳钢和低合金钢,铸铁主要是修复和焊补。5、在切削加工方面的应用一般认为钢的硬度在160230HBs寸,切削加工性能最好。6、在热处理工艺方面的应用? ?Fe-Fe 3C 相图对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。一些热处理工艺如退火、正火、淬火的加热温度都是依据Fe-Fe3c相图确定的。二、Fe-Fe3c相图的局限性1、 Fe-Fe3C 相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态,如含有其它元素,相图将发生变化。2、 Fe-Fe 3C 相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态,若冷却或加热速度较快时,其组织转变就不能只用相图来分析了。
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