工程材料学课程习题及答案

《工程材料学课程习题及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料学课程习题及答案（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、工程材料学课程习题及答案 工程材料习题 一、晶向、晶面指数 习题 在立方晶系的单位晶胞上作图表示 (1 1 1)、(1 1 0)、(1 0 0) 晶面和 1 1 1、1 1 0、0 0 1、1 0 0、0 1 0 晶向。 解 Z (1 1 1) Y X Z (1 0 0) Y X Z Y X 1 1 0 Z 1 0 0 Y X Z (1 1 0) Y X Z 1 1 1 Y X Z X 0 0 1 Y X Z 0 1 0 Y X 1 二、Fe-C相图类 提示 Fe-C相图是确定钢热处理、铸造、锻造、焊接加热工艺的根据，应纯熟掌握相图的绘制、不同成分钢的冷却相变过程及室温组织。 习题 画出 Fe

2、-Fe3C合金相图 要求标明B、E、C、F、P、S点的成分及共晶线和共析线的温度，分析p 含碳量0.4% 0.7%、0.77%、1.0% 的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程要利用文字和冷却曲线加以说明，画出室温组织的示意图并利用杠杆定律计算其组织组成物的相对质量分数。 分析p Fe-Fe3C相图看似复杂，但假设掌握规律就容易了。相图由包晶相变、共晶相变、共析相变三局部组成。绘制时应先绘制三条程度线、确定程度线的温度及每条线上的三个成分点，然后再连接其余曲线即可。 Fe-C相图含碳量分为亚共析钢0.0218% C 0.77% 、共析钢0.77% C 和过共析钢0.77 % C 2.11%三大

3、类型，其区别在于有先共析铁素体析出、无先共析铁素体和无二次渗碳体析出、有二次渗碳体析出。 解 1、铁碳相图 Fe-C相图见图1.0，要求各相区、线、字母、温度要准确。 A1600? L+?JB0.53 140012023000N-L-L1148E(2.11)-Fe3CL+Fe3CC(4.30)DF6.69 度/ 温 G-?800P600?S(0.77)40020000Q0.0218 -Fe3C123456Fe C%图1.0 Fe-Fe3C 合金相图 L6.69Fe3C2、共析钢0.77%C 1结晶过程分析p 冷却曲线见图2.1。在Fe-C相图中要画出表示合金成分的垂线图中虚线；冷却曲线中要标明

4、交点及点的顺序；冷却曲线点的顺序要和相图中垂线一致，恒温转变为程度线。 1点以上：液态； 1-2点：匀晶转变析出奥氏体，L ； 2-3点：降温阶段，无组织变化； 727-?0.0218?Fe3CP3-3 点：奥氏体发生共析转变，转变为珠光体，0.77-； / 727K2 3 / 点到室温，从铁素体中析出少量三次渗碳体Fe3C。 2室温组织 显微组织为珠光体，见图2.2。示意图要说明珠光体为层片状。 3质量分数 组织组成物为“铁素体”和“渗碳体”，以 0.77% 合金碳含量为支点，分别以 0.0008% 铁素体碳含量和 6.69% 渗碳体碳含量为端点，计算两者的质量分数分别为： 铁素体 Q =

5、( 6.690.77 ) / (6.69-0.0008 ) 100% = 88.5% 渗碳体 Q Fe3C = 100% - 88.5% = 11.5% 3、亚共析钢0.09% C 0.77% 亚共析钢按含碳量又分为发生包晶反响0.09% C 0.53%和不发生包晶反响0.53% C 0.77%的两类，分述如下。 3.1 发生包晶反响的亚共析钢 以0.4 % C钢为例 1结晶过程分析p 冷却曲线见图3.1，要求与共析钢的一样。和共析钢比，有三点不同，多“匀晶转变L 、包晶反响 L + 和从 中析出 ”。 3 图2.2 0.77% C钢的室温组织示意图 1 AL+?JBN- 12 21600?1

6、 L140012023000800-L1148E(2.11)L+Fe3CC(4.30)(6.69)DF2 G-?P0.0218?33 4S(0.77)-Fe3C 6004002000Q(6.69)-Fe3C4 5123456 7273 K3/ 4 0Fe C% L6.69Fe3C图2.1 0.77% 钢的冷却曲线 P 0.00080.776.691 点以上：液相； 1-2 点：匀晶析出 铁素体，L ； 2-2/ 点： 铁素体与液相发生包晶转变，生成奥氏体； 2/-3 点：剩余的液相匀晶析出奥氏体， L ； 3-4 点：奥氏体降温阶段，无组织变化； 4-5点：奥氏体晶界上开场析出铁素体， ； 5

7、-5/ 点：剩余奥氏体的成分到达 S 点，共析转变为珠光体； 5/ 点以下：从铁素体中析出很少量的三次渗碳体， Fe3C。 2室温组织 为铁素体+珠光体，示意图要说明珠光体为层片状，铁素体为等轴状，见图3.2。 3质量分数 组织组成物为 “铁素体”和“珠光体”。以 0.4% 1495L-?0.170.0008%铁素体碳含量合金碳含量为支点，分别以0.530.09和0.77%珠光体碳含量为端点，两者的质量分数分别为： QP = (0.40.0008) /(0.770.0008) 100% = 51.9%，Q ? = 100%58.40% = 48.1%。 3.2不发生包晶反响的亚共析钢 以0.7

8、 % C钢为例 1结晶过程分析p 冷却曲线见图4.1，要求与共析钢的一样。和 0.53% C 的亚共析钢比，没有包晶相变；和共析钢比，多“从中析出 ”。 1点以上：液相； 12点：匀晶转变析出奥氏体，L ； 23 点奥氏体降温阶段，无组织变化； 34点：奥氏体晶界上开场析出铁素体， ； 4 图3.2 0.4% C钢的室温组织示意图 图3.1 0.4 % 钢的冷却曲线 1 2 2/ 0.770.0008727- -?0.4 0.0218?Fe3C0.77 3 4 5 5/ F P 727-?0.0218?Fe3C； 44/ 点：剩余奥氏体的成分到达S点，共析转变为珠光体，?0.77-?4/ 点以

9、下：从铁素体中析出很少量的三次渗碳体， Fe3C。 图4.1 0.7 % 钢的冷却曲线 2 1 1 2 0.00080.70.773 4 3 4 4/ F P 图4.2 0.7 % C钢的室温组织示意图 3室温组织 为铁素体+珠光体，其中珠光体比0.4%C 的多。示意图要说明珠光体为层片状，铁素体为等轴状，见图4.2。 4质量分数 组织组成物为 “铁素体”和“珠光体”。以 0.7 % 合金碳含量为支点，分别以0.0008%铁素体碳含量和 0.77%珠光体碳含量为端点，两者的质量分数分别为： QP = (0.70.0008) /(0.770.0008) 100% = 90.9% ；Q ? = 100%77.9% = 9.1% 。 3、过共析钢0.77 %C 2.11% ，以1.0 % C钢为例 1结晶过程分析p 冷却曲线见图5.1，要求与共析钢的一样。和共析钢比，有一点不同，多“从奥氏体中析出二次渗碳体， Fe3C ”。 1 点以上：液相； 1-2 点：匀晶转变析出奥氏体，L ； 2-3 点：奥氏体降温阶段，无组织变化； 3-4点：从奥氏体晶界上开场析出二次渗碳体，呈网状分布， Fe3C ； 727-?0.0218?Fe3C； 4-4点：剩余奥氏体的成分到达 S点，共析转变为珠光体，0.77-/ 4/ 点以下：从铁素体中析出少量三次渗碳体， Fe3C 。 5 第 9 页 共 9 页