1、1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 wc0.9%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 wc0.9%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=0.02180
2、.77%，室温平衡组织为 P+F ；过共析钢的 wc= 0.772.11 %，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）判断题高碳钢的性能优于低碳钢。 （ ）铁碳合金的结晶都是在某一恒定温度下进行的。 （ ）纯铁在固态下会发生同素异晶转变。 。（ ）共析钢是指碳质量分数为 0.77%的铁碳合金。 （ ）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
3、-Fe 中的 间隙固溶体，碳溶解度不超过 0.0218%。（ ）28. 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. -Fe 和 -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
4、 (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 -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
5、变，这种现象称为纯3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 -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（=30%-50%， AKU=128-160J），而强度、硬度低（ b=180-280MPa，50-80HBS）。(2)奥氏体： 碳在 Fe 中形成的间隙固溶体。性能特点：具有一定的强度和硬度（ b=400MPa，170-220HBS），塑性和韧性好（=40%-50%），高温塑性好。（3）珠
6、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（=20%-35%，AKU=24-32J，b=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。4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%
7、，渗碳体熔点 E: 1148 ，2.11%，碳在 -Fe 中的最大溶解度F:1148 ,6.69%，渗碳体G:912 ，0%，-Fe -Fe 同素异构转变点 P: 727 ，0.0218%，碳在 -Fe 中的最大溶解度 S: 727 ，0.77%，共析点 Q:600 ，0.0057%，600 时碳在 -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，5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
8、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
9、 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+Fe 3C）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。CFePCSo372 69.31.21483. FeLCo 67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
10、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
11、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：10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？非合金钢牌号 温度 显微组织 温度 显微组织20 钢 770 F+A 950 AT8 钢 600 P 770 AT12 钢 600 P+ Fe3CII 770 A+ Fe3CII7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
12、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。
