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【可编辑】本单元练习题(铁碳合金)参考答案(秦).doc

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本单元练习题(铁碳合金)(一)填空题1、铁碳合金的主要力学性能与碳的质量分数之间的关系规律是:当wc﹤0.9%时,随着碳质量分数的增加,其 强度 、 硬度 增加,而 塑性 、 韧性 降低;当wc>0.9%时,其 强度 、 塑性 、 韧性 降低,而 硬度 增加。2、铁碳合金在室温下平衡组织组成物的基本相是 铁素体 和 渗碳体 ,随着碳的质量分数的增加,渗碳体 相的相对量增多, 铁素体 相的相对量却减少。3、珠光体是一种复相组织,它由 铁素体 和 渗碳体 按一定比例组成。珠光体用符号 P 表示。4、铁碳合金中,共析钢的wc= 0.77 %,室温平衡组织为 P ;亚共析钢的wc=0.0218~0.77%,室温平衡组织为 P+F ;过共析钢的wc= 0.77~2.11 %,室温平衡组织为 P+ Fe3CII 。5、铁碳合金结晶过程中,从液体中析出的渗碳体称为 一次 渗碳体;从奥氏体中析出的渗碳体称为 二次 渗碳体;从铁素体中析出的渗碳体称为 三次 渗碳体。(二)判断题1.高碳钢的性能优于低碳钢。( × )2.铁碳合金的结晶都是在某一恒定温度下进行的。( × )3.纯铁在固态下会发生同素异晶转变。。( √ )4.共析钢是指碳质量分数为0.77%的铁碳合金。( √ )5.一般来说,中碳钢不仅强度、硬度较高,而且塑性、韧性也较好。( √ )6. 碳钢平衡结晶后组织中不会出现有莱氏体组织。( √ )7. 铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体,碳溶解度不超过0.0218%。( √ )8. 碳钢和白口铸铁是属于铁碳合金。( √ )9. 低碳钢中的珠光体,其碳的质量分数较低;高碳钢中的珠光体,其碳的质量分数较高。( × )10. α-Fe和γ-Fe都是纯铁的同素异晶体。( √ )(三)选择题1.下面所列的组织中,脆性最大的是( d );塑性最好的是(c )。(a)Ld (b)P (c)A (d)Fe3C2.在平衡状态下,下列钢的牌号中强度最高的是( d ),塑性最好的是( c )。(a)45 钢 (b)65钢 (c)08F钢 (d)T10钢。3.钢牌号Q235A中的235表示的是( b )(a)抗拉强度值 (b)屈服强度值 (c)疲劳强度值 (d)布氏硬度值。4.下列叙述错误的是( b )。(a)碳在γ-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体(b)铁素体在室温下的最大溶解度是0.0218%(c)奥氏体在727℃以上具有良好的塑性(d)奥氏体的溶碳能力比铁素体强5.将下列组织按其所能达到的最高碳的质量分数从大到小排列,正确的顺序是( b )(1)P (2)F (3)Fe3C (4)Ld' (5) A(a)1、2、3、4、5 (b)3、4、1、5、2 (c)3、4、5、1、2 (d)2、3、4、5、1四、简答题1.何谓纯铁的同素异晶转变,它有什么重要意义?答:(1)纯铁在固态下随温度的变化,其晶格类型发生转变,这种现象称为纯铁的同素异晶转变。(2)意义:它是钢和铸铁进行热处理,从而改变其组织和性能的依据,也是钢铁材料性能多样、用途广泛的主要原因之一。2.什么叫铁素体、奥氏体、珠光体、渗碳体、莱氏体?它们的性能有何特征?答:(1)铁素体:碳在α-Fe中的间隙固溶体,具有体心立方晶格。性能特点:塑性、韧性好(δ=30%-50%,AKU=128-160J),而强度、硬度低(σb=180-280MPa,50-80HBS)。 (2)奥氏体:碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。性能特点:具有一定的强度和硬度(σb=400MPa,170-220HBS),塑性和韧性好(δ=40%-50%),高温塑性好。 (3)珠光体:共析转变所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。性能特点:力学性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好(δ=20%-35%,AKU=24-32J,σb=770MPa,180HBS). (4)渗碳体:是铁和碳形成的一种具有复杂晶格的金属化合物。性能特点:硬度高,脆性大,塑性极差。 (5)莱氏体:由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。性能特点:硬度很高,塑性极差。3.试画出简化的Fe-Fe3C相图,并说明图中点,线的意义,并填出各相区的相和组织组成物。答:各点的意义分别是:A:1538℃,0wt%, 纯铁熔点C: 1148 ℃,4.30%,共晶点 D: 1227 ℃,6.69%,渗碳体熔点 E: 1148 ℃,2.11%,碳在g-Fe中的最大溶解度F:1148 ℃,6.69%,渗碳体G:912 ℃,0%,a-Fe→ g-Fe同素异构转变点 P: 727 ℃,0.0218%,碳在a-Fe中的最大溶解度 S: 727 ℃,0.77%,共析点 Q:600 ℃,0.0057%,600 ℃时碳在a-Fe中的溶解度线的意义为:AC、CD—液相线,AE、ECF—固相线ECF—共晶转变线,PSK—共析转变线 4.简述非合金钢含碳量、显微组织与力学性能的关系。答:碳含量对碳钢力学性能的影响:随着碳含量的增加,钢的硬度始终上升,塑性、韧性始终下降;当碳含量小于0.9%时,随着碳含量的增加强度增加,反之,强度下降。碳含量对碳钢室温组织的影响:随着碳含量的增加,铁素体的量逐渐减少,珠光体的量逐渐增大,当碳含量增大到0.77%时珠光体的量增大到100%;碳含量继续增加时出现了二次渗碳体,当碳含量超过0.9%时二次渗碳体连接成网,组织为珠光体+二次渗碳体。5.何谓共析反应和共晶反应?分别写出转变表达式。答:(1)共析反应:由一定成分的固相,在一定温度下同时析出紧密相连的两种或多种不同固相的转变,称为共析转变。 (2)共晶反应:在一定温度下,由一定成分的液相同时结晶出两种或多种固相的转变。6.简述变态(低温)莱氏体与高温莱氏体的区别?并说明它们的性能特点。答:含碳量为4.3%的共晶白口铸铁在1147 ℃时发生共晶转变,形成 (A+Fe3C)共晶,称为高温莱氏体(Ld)。变态莱氏体(Ld’)是由高温莱氏体冷却后转变得到的,高温莱氏体中的奥氏体在冷却过程中溶解度降低析出Fe3CII,至727℃时,A转变成P,所以低温莱氏体(Ld’)中具有(P+Fe3C)共晶+Fe3CII及少量的Fe3CIII组成。性能特点:莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体,硬度高,脆性大,强度与塑性都很差,几乎没有什么实用价值,一般铁碳合金中应避免出现莱氏体。7.试以10钢、45钢、T10钢的平衡组织,分析说明这三个钢的力学性能有何不同?答:10钢和45钢都是亚共析钢,室温平衡组织都为铁素体+珠光体;T10钢为过共析钢,室温平衡组织是珠光体+二次渗碳体。10、45、T10钢含碳量依次增加,平衡组织中铁素体依次减少,渗碳体依次增加,使这三个钢的强度和硬度依次升高,塑性和韧性依次减小。因此,这三个材料中,塑性与韧性最好的为10钢、强度与硬度最高的是T10钢,45钢则具有中等强度、硬度、塑性、韧性等综合力学性能。8.非合金钢中常存杂质元素,为什么锰和硅是有益元素,而硫和磷是有害元素?答:锰和硅在钢中具有脱氧除硫的作用,同时还能提高钢的强度和硬度,因此是有益元素。硫形成FeS夹杂,在晶界处有严重偏析,并与铁形成低熔点的共晶体,使钢在热加工时开裂,形成热脆。磷能够剧烈降低钢的韧性,尤其是低温韧性,因此硫与磷都是有害元素。9.根据Fe-Fe3C相图,完成下表:非合金钢牌号温度显微组织温度显微组织20钢770F+A950AT8钢600P770AT12钢600P+ Fe3CII770A+ Fe3CII10.现有形状和大小一样的两块铁碳合金,一块是低碳钢,另一块是白口铸铁,试问可以用什么方法迅速区分它们?答:参考:(1)两块金属互相敲击,凹陷较深的是低碳钢。(2)可以用采用硬度检验,硬度高的是白口铸铁,硬度低的是低碳钢。(3)用较大力锤击时,白口铸铁会碎裂,而低碳钢不会碎裂。(4)也可用金相观察区分它们,这个方法比要复杂些。11.下列零件与工具,由于管理不善,造成钢材错用,请问使用过程中会出现哪些问题?(1)把25钢当作T12钢制作成锉刀;答:25钢室温平衡组织是F+P,组织较软,不能够达到作为锉刀的硬度,错用会使锉刀很快磨损变钝。(2)把Q235B钢当作45钢制造齿轮;答:Q235B属于低碳钢,具有较高的塑性韧性,强度硬度较低,不能胜任齿轮要求的高的强度、硬度和耐磨性。错用齿轮会早期失效。(3)把15钢当作60钢制作成弹簧。 答:弹簧用钢要求有高弹性极限和疲劳强度,要求含碳量在0.6%-0.9%之间,15钢为低碳钢,无法达到其使用性能要求。错用会使弹簧过量变形失去弹性。7
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