铁碳相图补充作业题答案1. 铁碳合金按Fe —Fe 3C 相图成分区域分成七类，分别是什么？2. 分析以上七种成分合金平衡结晶过程与最终组织，并计算：（1） 工业纯铁中三次渗碳体的最大含量。

分析：在工业纯铁中，随C 含量的增加，三次渗碳体的含量也越多，当C%=0.0218% （即P 点成分的工业纯铁中）时，Fe 3C Ⅲ量达到最大值。

W Fe3C Ⅲ=008.069.6008,00218.0--×100%=0.33%（2） 共析钢中，α和Fe 3C 的相对含量。

（Fe 3C Ⅲ量很少，一般忽略不计）W α=%100218.069.677.069.6⨯--=%10069.677.069.6⨯-=88% W Fe3C =1－88%=12%（3）45钢（含C ：0.45%）中，组织组成物和相组成物的相对含量。

分析：45钢组织组成物为：铁素体（先共析）+ 珠光体相组成物为：铁素体（α）+ 渗碳体（Fe 3C ）由于Fe 3C Ⅲ量很少，可以忽略不计，只考虑727℃共析转变完成之后即可。

组织组成物：⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%57%431Wp %57%100%43%1000218.077.00218.045.00218.077.045.077.0或αWp W相组成物： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯==⨯=----%7%931W %7%100%93%100C 3Fe 0218.69.60218.045.030218.069.645.069.6或αo C Fe W W注：共析钢中，室温组织为α+ P W C %↑， W P ↑，可近似根据亚共析钢的平衡组织来估算钢的含C 量。

W P =%100%1008.077.0218.077.0028.0⨯==⨯--C C C∴ 钢的含C 量 C=0.8W P （忽略α、P 密度的差别）W P ：珠光体所占的面积百分比。

(4)T10钢（1%C ）中，Fe3C Ⅱ和珠光体的相对量W Fe3C Ⅱ=%10077.069.677.00.1⨯--=4%W P =1—4%=96%注：在过共析钢中，W C ↑， Fe3C Ⅱ↑当 W C =2.11% Fe 3C Ⅱ达到最大值W Fe3C Ⅱ最大=%6.22%10077.069,677.011.2=⨯--(5)共晶白口铸铁中，Fe 3C 共晶与γ共在共晶温度下的相对量。

共析温度下P 与Fe 3C 的相对量。

⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%48%521W %52%100C3Fe 11.269.63.469.6共共γW⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%60%401%40%100377.069.63.469.6C Fe W W ρ分析：从1148℃ → 727℃过程中，γ共 → Fe3C Ⅱ冷至727℃，Fe3C Ⅱ析出完成，剩余γ共 → P ，∴WP ＝40% （W γ共＝52% )（6）3.0%的白口铸铁中，先共晶γ（或A ）与Ld 的相对含量γ初=%60%10011.23.40.33.4=⨯--Ld=1—60%=40%（7）5.0%的白口铸铁中，Fe3C Ⅰ 与Ld 的相对量。

W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.40.5⨯--%=29%W L d =1—29%=71%3. 填写Fe —Fe3C 的组织组成图。

4. Fe —C 合金室温组织中的基本相为F 、Fe 3C 分布形态如何？F ： 游离F ， 等轴晶粒； 共析组织中，F 层片状Fe 3C Ⅰ Fe 3C 共晶 Fe 3C Ⅱ Fe 3C 共析 Fe 3C Ⅲ粗大片状或板片状 基体 网状 层片状 薄片状5. 一块碳钢在平衡冷却条件下，显微组织中含有50%的珠光体和50%的铁素体，问：（1） 此合金中碳的浓度为多少？（2） 若合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织？（3） 若加热到850℃，又将得到什么显微组织？解：（1）设合金的含C 量为x%，则根据杠杆定律：50%（α）= ⇒⨯--%1000218.077.077.0xx=0.385%或50%（p ）=⇒⨯--%10002187.077.00218.0x x=0.385%或x=0.8W ρ=0.8×0.5%=0.4%⎪⎭⎪⎬⎫+）全部γ组织（γ组织α3)2(（根据相图来确定）6. 描述5%C 的铁碳合金平衡冷却至室温的过程，最终得到什么组织？并计算室温组织中一次渗碳体，共晶渗碳体，二次渗碳体，共析渗碳体，三次渗碳体的重量分数。

解：（1）冷却过程中，首先凝固出Fe3C Ⅰ L →Fe3C Ⅰ（2）冷至1148℃时剩余液相发生共晶转变 L →（γ+Fe3C ）， Fe3C Ⅰ+Ld（3）继续冷却，Ld 中的γ析出Fe3C Ⅱ γ→Fe 3C Ⅱ Fe3C Ⅰ+Ld+Fe3C Ⅱ（4）至727℃，Ld 中的γ发生共析转变 γ→(α+Fe 3C)P Fe 3C Ⅰ+ L ’d +Fe3C Ⅱ（5）继续冷却，P 中的α析出Fe3C Ⅲ α→Fe 3C Ⅲ Fe 3C Ⅰ+L ’d+ Fe 3C Ⅱ+ Fe 3C Ⅲ 由共晶γ中析出的Fe 3C Ⅱ依附在共晶Fe 3C 基体上难以分辨，Fe 3C Ⅲ的量很少忽略不计，所以最终组织：Fe 3C Ⅰ+ L ’d由杠杆定律：W Fe3C Ⅰ=1003.469.63.45⨯--%=29%W L d=1－29%=71%⎪⎩⎪⎨⎧=-=⨯--%37%34%71)ld C 3Fe %(34%7177.069.611.234共晶奥氏体为：中的一部分属于共晶共晶渗碳体为：。

⎪⎩⎪⎨⎧=-→=⨯--%63.28%37.8%37C Fe %37.8%37C Fe 377.069.677.011.23珠光体为：）（为：Ⅱ共晶Ⅱγ .C Fe %43.25%2.3%63.28C Fe %2.363.28330218.069.60218.077.0⎪⎩⎪⎨⎧+=-=⨯--p p ）或（共析铁素体为：中的部分）属于（共析渗碳体为：共析α Fe 3C Ⅲ=%076.0%43.2569.60218.0=⨯7. 由图说明Fe —C 合金平衡结晶时，机械性能与含C 量的关系，说明为什么δb 在C%＞1%后下降。

（略，见课件）8. 铁碳相图如图所示，设有1000g 含1%C 的奥氏体从1200℃的缓慢冷却到室温，试求：（1）Fe 3C 开始形成温度。

（2）Fe 3C 完全形成温度。

（3）最后转变的奥氏体成分。

（4）在727℃时两相的重量分数。

（5）在室温时，珠光体和二次渗碳体的重量分数(或组织组成物的相对量)解：(1) ~ 820℃（2）共析温度727℃（忽略Fe 3C Ⅲ的析出）(3) 0.77C% 即共析成分(4) W α=%85%1000218.069.6169.6=⨯--W Fe3C =%15%1000218.069.60218.01=⨯--或W Fe3C =1－85%=15%（5）W ρ=%96%10077.069.6169.6=⨯--W Fe3C Ⅱ=1－96%=4% （忽略Fe3C Ⅱ的析出）9. 一碳钢式样，室温平衡组织为P+ Fe3C Ⅱ，且Fe3C Ⅱ的重量分数约为1%，估算钢的含碳量。

解：根据杠杆定律：W Fe3C Ⅱ=%1%10077.069.677.0=⨯--x∴x=0.8310. 有一含C 2.0%的铁碳合金试样，室温组织中观察到少量莱氏体，试分析其原因。

解：在平衡结晶过程中，W C ＞2.11%时组织中才会有莱氏体，说明此合金在结晶过程中冷速较快，当冷到1148℃时，仍有少量液相未结晶，此时发生共晶转变，生成少量莱氏体。

主要是匀晶转变过程中不平衡凝固造成的。

11. 有一含碳2.2%的铁碳合金，室温组织为珠光体和厚网络状渗碳体没有发现莱氏体，试分析其原因。

解：在平衡凝固过成中，W C ＞2.11%时，组织中应该出现莱氏体，但该合金室温组织没有莱氏体，且出现厚网络状渗碳体，说明是不平衡共晶造成的。

由于合金中的先共晶量γ较多，共晶量（γ+Fe 3C ）量较少。

共晶组织中与先共晶相（γ）相同的γ相依附先共晶γ成核，长大，把Fe 3C 推向最后凝固的晶界处，即发生离异共晶，形成厚网络状的Fe 3C Ⅲ。

12. 同样大小和形状的两块铁碳合金，其中一块是低C 钢，一块是白口铸铁，试问用什么简便方法可将它们迅速区分开来。

解： 低C 钢： 硬度低，塑性好白口铁： 硬度高，脆性大）用榔头砸（用锉刀试挫2)1(硬者为白口铁，软者为低C 钢13. 现有一块碳钢，试用金相法判断属于哪一类钢？如果组织为P+F ，且P 面积约占50%，试确定钢的含碳量。

解：（1）用金相显微镜观察，若组织为铁素体和珠光体，则属于亚共析钢；若组织为珠光体则为共析钢；若组织为珠光体和网状渗碳体，则为过共析钢。

（2）根据 C%=0.8W PC%=0.8×50%=0.4%∴该共析钢的含碳量大约为0.4%P229，习题5：解：根据题意可知此相图为匀晶相图首先画出成分坐标和温度坐标，在相图中找出Bi 和Sb 的熔点A 、B ，注意横坐标为Sb 的含量。

W Bi =50%（即W Sb =50%）的合金在520℃时开始结晶出成分为W Sb =87%的固相，此时液相的成分即为合金的成分，可找出α1和L 1两点。

同理，W Bi =80%（即W Sb =20%）的合金在400℃时开始结晶出成分为W Sb =64%的固相，此时液相成分为合金成分，可找出α2和L 2两点。

将AL 1L 2B 连线，A α1α2B 连线，分别为液相线和固相线。

（2）W Sb =40%的合金开始结晶和终了结晶温度大约分别为480℃和310℃W Sb =40%的合金在400℃时固相成分W Sb =64% ，液相成分W Sb =20%，根据杠杆定律： ⎪⎩⎪⎨⎧=-==⨯=--%54%461%46%10020642040l W W αP230. 习题6解：如图所示，设x ，y ，z 分别表示m ，n ，e 点的成分，则依据杠杆定律：)(%80%5%100%40%100%33.735025对含量共晶转变后组织物的相⎪⎩⎪⎨⎧==⇒⎪⎩⎪⎨⎧⨯=⨯=----z x x z z x z z又根据杠杆定律： 50%=）两相组成物的相对含量，（共晶转变完成后βα%10055050y ⨯=----y y x y y=95%。