20 44 诚] 呦 llXPtli XPcPri nf % So,-|||-,图 3-1 Pb-Sn 合金相图 图 3-2 w(Pb=50%)Pb-Sn 合金室温组织 由相图(图 3-1 )可知,成分为 w(Pb=50%)、w(Sn=50%)的Pb-Sn合金(亚共晶合金)以慢速度冷却至室温时发生的结晶过程为:先进行匀晶 转变(L tQ,匀晶转变剩余的液相再进行共晶转变。 极慢冷却至室温后形成的组织为先共晶固溶体 a和共晶组织(o+®。由于a固溶体的溶解度随温度变化较大,所以先共晶固溶体 a中有点状01析出(图3-2 )相组成:先共晶 a相的相对量为:1- ( 50-19.2 ) /(61.9-19.2)=72.13% 共晶组织中的a相占全部合金的相对量:45.5%*72.13%=32.82% 共晶组织中的 0相相对量为1-32.82%=67.18%3-4请根据图3.44分析解答下列问题:分析合金1、2的平衡结晶过程,并会岀冷却曲线;说明室温下1、2的相和组织是什么,并计算相和组织的相对含量; 如果希望得到的组织为:共晶组织和 5%的 ?初,求该合金的成分。解(1) ( 2):合金的冷却曲线如图 3-3所示。⏺图3-3 合金I的冷却曲线其结晶过程为:1以上,合金处于液相;1〜2时,L-a, L和a的成分分别沿液相线和固相线变化,到达 2时,全部凝固完毕;2时,为单相a;2~3时,a —卩。a —睦温下,I合金由两个相组成,即 a和B相,其 相对量为Mo=(0.90-0.20)/(0.90-0.05)*100%=82% M 3=1- M a=18%I合金的组织为a+3II,其相对量与组成物相同。II合金的冷却曲线如图 3-4所示。⏺图3-4 合金II的冷却曲线其结晶过程如下:1以上,合金处于均匀的液相;1〜2时,进行匀晶转变 L初;2时,两相平衡共存,L0.50== [30.90 ;2~2,时,剩余液相发生共晶反应: L0.50== 03.20+ [30.902~3时,发生脱溶转变,a^pn室温下,II合金由两个相组成,即 a相和3相,其相对量为:Mc=(0.90-0.80)/(0.90-0.05)*100%=12% M p=1- M a=88%II合金的组织为:3初+ ( a+3)共晶;组织组成物的相对量为:mB初=(0.80-0.50)/(0.90-0.50)*100%=75% m ( a+ 3)共晶=1-mB 初=25%解(3):设合金的成分为 wB=x由题意知:m B 初=(x-0.50)/(0.90-0.50)*100%=5%所以x=0.52,即该合金成分为 wB=0.52.3-5画出相图,标出相区及各主要点的成分和温度,并回答下列问题:(1) 45、60、T12钢的室温平衡组织分别是什么 ?它们从高温也太平衡 冷却到室温要经过哪些转变?45钢 室温平衡组织: 铁素体 +珠光体P冷却过程:匀晶转变 L0.45 — L0.53+ 5,包晶转变 L0.53 + 6— £.45 , 同素异晶转变 Q45 — a+ Q77,共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C)。60钢 室温平衡组织:铁素体 +珠光体P冷却过程:匀晶转变 L0.60 — L0.53+ 5,包晶转变 L0.53 + 5— £.60, 同素异晶转变 Q60 — a+ Q77,共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C)。T12钢 室温平衡组织:珠光体 P +渗碳体Fe3C冷却过程:过共析钢在液态到室温的冷却过程中,首先进行匀晶 转变,形成单相固溶体 Y当温度到达ES线以下时,过饱和的固溶体 丫中析岀渗碳体(二次渗碳体 Fe3CII ),奥氏体 丫的成分变到共析点 S(0.77%C);共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C),形成珠光体 P。(2)画岀纯铁45钢T12钢的室温平衡组织,并标注其中的组织。⏺图3-3 45钢的室温平衡组织(铁素体 +珠光体P),-|||-,⏺图3-4 T12钢的室温平衡组织(珠光体 P +渗碳体Fe3C)(3)计算室温下45钢T12钢的平衡组织中相组成和组织组成物的相对 量。应用杠杆定律计算45钢中铁素体a和珠光体P的相对量,选择 a+丫二 相区,共析温度7270C。QP=1-33.9%=66.1%(4 )计算鉄碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大的相对量。WFe3C[ =(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%W Fe3Cm =0.02/6.69*100%=33%二次渗碳体的最大百分含量为 22.6%,三次渗碳体的最大百分含量为0.33%(5)应用相图解释下列现象:1钢柳丁一般用低碳钢合成;钢柳丁一般要求具有良好的塑性和韧性, 所以钢柳丁一般要求用低碳钢合成。2绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝) ,而起重机吊重物时却用钢丝绳(60钢65钢70刚等组成);亚共析钢(碳的质量分数在 0.0218%〜0.77%)室温下的组织为铁素 体加珠光体,低碳钢丝(碳的质量分数在 0.0218%〜0.25%)组织中铁素 体的比例大,所以低碳钢丝塑性、韧性好,绑扎物件时,易于操作;而 60钢、65钢、70钢等组织中珠光体的量多,所以强度,适于作起重机吊重物用的钢丝绳。3T8钢的强度高于T12钢的强度。强度〉T12钢,因为强度是一个组织敏感量,当含碳量超过 0.9%以后,二次渗碳体呈网状分布,将珠光体分割开,因此强度下降。3-6现有两种鉄碳合金,其中一种合金的显微组织中珠光体量占 75%,铁素体量占25%另一种合金的显微,组织中珠光体量占 92%二次渗碳体量占8%这两种合金各属于哪一类合金?其含碳量各为多少? 答:第一种是亚共析钢,含碳量为 0.0218%到0.77%之间,后面一种是过共析钢碳含量为 0.77%到2.11%。3-7现有形状 尺寸完全相同的4块平衡状态的鉄碳合金,他们的含碳 量分别为 w(C)=0.2%、w(C)=0.4%、w(C)=1.2%、w(C)=3.5%。根据你 所学的知识,可用那些办法来区别他们?

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图 3-1 Pb-Sn 合金相图 图 3-2 w(Pb=50%)Pb-Sn 合金

室温组织 由相图(图 3-1 )可知,成分为 w(Pb=50%)、w(Sn=50%)的Pb-Sn合金

(亚共晶合金)以慢速度冷却至室温时发生的结晶过程为:先进行匀晶 转变(L tQ,匀晶转变剩余的液相再进行共晶转变。 极慢冷却至室温后

形成的组织为先共晶固溶体 a和共晶组织(o+®。由于a固溶体的溶解

度随温度变化较大,所以先共晶固溶体 a中有点状01析出(图3-2 )

相组成:先共晶 a相的相对量为:1- ( 50-19.2 ) /(61.9-19.2)=72.13% 共晶组织中的a相占全部合金的相对量:45.5%*72.13%=32.82% 共晶组织中的 0相相对量为1-32.82%=67.18%

3-4请根据图3.44分析解答下列问题:

分析合金1、2的平衡结晶过程,并会岀冷却曲线;

说明室温下1、2的相和组织是什么,并计算相和组织的相对含量; 如果希望得到的组织为:共晶组织和 5%的 ?初,求该合金的成分。

解(1) ( 2):合金的冷却曲线如图 3-3所示。⏺

图3-3 合金I的冷却曲线

其结晶过程为:

1以上,合金处于液相;

1〜2时,L-a, L和a的成分分别沿液相线和固相线变化,到达 2时,

全部凝固完毕;

2时,为单相a;

2~3时,a —卩。a —睦温下,I合金由两个相组成,即 a和B相,其 相对量为

Mo=(0.90-0.20)/(0.90-0.05)*100%=82% M 3=1- M a=18%

I合金的组织为a+3II,其相对量与组成物相同。

II合金的冷却曲线如图 3-4所示。⏺

图3-4 合金II的冷却曲线

其结晶过程如下:

1以上,合金处于均匀的液相;

1〜2时,进行匀晶转变 L初;

2时,两相平衡共存,L0.50== [30.90 ;

2~2,时,剩余液相发生共晶反应: L0.50== 03.20+ [30.90

2~3时,发生脱溶转变,a^pn

室温下,II合金由两个相组成,即 a相和3相,其相对量为:

Mc=(0.90-0.80)/(0.90-0.05)*100%=12% M p=1- M a=88%

II合金的组织为:3初+ ( a+3)共晶;组织组成物的相对量为:

mB初=(0.80-0.50)/(0.90-0.50)*100%=75% m ( a+ 3)共晶=1-

mB 初=25%

解(3):设合金的成分为 wB=x由题意知:

m B 初=(x-0.50)/(0.90-0.50)*100%=5%

所以x=0.52,即该合金成分为 wB=0.52.

3-5画出相图,标出相区及各主要点的成分和温度,并回答下列问题:

(1) 45、60、T12钢的室温平衡组织分别是什么 ?它们从高温也太平衡 冷却到室温要经过哪些转变?

45钢 室温平衡组织: 铁素体 +珠光体P

冷却过程:匀晶转变 L0.45 — L0.53+ 5,包晶转变 L0.53 + 6— £.45 , 同素异晶转变 Q45 — a+ Q77,共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C)。

60钢 室温平衡组织:铁素体 +珠光体P

冷却过程:匀晶转变 L0.60 — L0.53+ 5,包晶转变 L0.53 + 5— £.60, 同素异晶转变 Q60 — a+ Q77,共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C)。

T12钢 室温平衡组织:珠光体 P +渗碳体Fe3C

冷却过程:过共析钢在液态到室温的冷却过程中,首先进行匀晶 转变,形成单相固溶体 Y当温度到达ES线以下时,过饱和的固溶体 丫

中析岀渗碳体(二次渗碳体 Fe3CII ),奥氏体 丫的成分变到共析点 S(0.77%C);共析转变 Y.77 — ( a+Fe3C),形成珠光体 P。

(2)画岀纯铁45钢T12钢的室温平衡组织,并标注其中的组织。⏺

图3-3 45钢的室温平衡组织(铁素体 +珠光体P)

⏺

图3-4 T12钢的室温平衡组织(珠光体 P +渗碳体Fe3C)

(3)计算室温下45钢T12钢的平衡组织中相组成和组织组成物的相对 量。

应用杠杆定律计算45钢中铁素体a和珠光体P的相对量,选择 a+丫二 相区,共析温度7270C。

QP=1-33.9%=66.1%

(4 )计算鉄碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大的相对量。

WFe3C[ =(2.14-0.8)/(6.69-0.8)*100%=23%

W Fe3Cm =0.02/6.69*100%=33%

二次渗碳体的最大百分含量为 22.6%,三次渗碳体的最大百分含量为

0.33%

(5)应用相图解释下列现象:

1钢柳丁一般用低碳钢合成;

钢柳丁一般要求具有良好的塑性和韧性, 所以钢柳丁一般要求用低碳钢

合成。

2绑扎物件一般用铁丝(镀锌低碳钢丝) ,而起重机吊重物时却用钢丝

绳(60钢65钢70刚等组成);

亚共析钢(碳的质量分数在 0.0218%〜0.77%)室温下的组织为铁素 体加珠光体,低碳钢丝(碳的质量分数在 0.0218%〜0.25%)组织中铁素 体的比例大,所以低碳钢丝塑性、韧性好,绑扎物件时,易于操作;而 60钢、65钢、70钢等组织中珠光体的量多,所以强度,适于作起重机

吊重物用的钢丝绳。

3T8钢的强度高于T12钢的强度。

强度〉T12钢,因为强度是一个组织敏感量,当含碳量超过 0.9%以后,

二次渗碳体呈网状分布,将珠光体分割开,因此强度下降。

3-6现有两种鉄碳合金,其中一种合金的显微组织中珠光体量占 75%,

铁素体量占25%另一种合金的显微,组织中珠光体量占 92%二次渗

碳体量占8%这两种合金各属于哪一类合金?其含碳量各为多少? 答:第一种是亚共析钢,含碳量为 0.0218%到0.77%之间,后面一种是

过共析钢碳含量为 0.77%到2.11%。

3-7现有形状 尺寸完全相同的4块平衡状态的鉄碳合金,他们的含碳 量分别为 w(C)=0.2%、w(C)=0.4%、w(C)=1.2%、w(C)=3.5%。根据你 所学的知识,可用那些办法来区别他们?