铁碳合金.docx

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铁碳合金

铁碳合金

[单项选择题]

1、渗碳体的含碳量为（）%。

A.0.77

B.2.11

C.6.69

D.以上答案都对

参考答案：

C

[填空题]

2共析体

参考答案：

共析转变的产物称为共析体。

[单项选择题]

3、合金在固体状态的相结构大致可分为（）。

A.固溶体和化合物

B.固溶体和液溶体

C.化合物和合金

D.化合物和晶体

参考答案：

A

[填空题]

4何谓铁素体（F），奥氏体（A），渗碳体（Fe3C），珠光体（P），莱氏体（Ld）？

它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？

参考答案：

铁素体（F）：

铁素体是碳在

中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。

由于碳在

中的溶解度`很小，它的性能与纯铁相近。

塑性、韧性好，强度、硬度低。

它在钢中一般呈块状或片状。

奥氏体（A）：

奥氏体是碳在

中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。

因其晶格间隙尺寸较大，故碳在

中的溶解度较大。

有很好的塑性。

渗碳体（Fe3C）：

铁和碳相互作用形成的具有复杂晶格的间隙化合物。

渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延伸率接近于零。

在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。

在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。

珠光体（P）：

由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

铁素体和渗碳体呈层片状。

珠光体有较高的强度和硬度，但塑性较差。

莱氏体（Ld）：

由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。

在莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。

由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。

[填空题]

5简述Fe-Fe3C相图中三个基本反应：

包晶反应，共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。

参考答案：

[填空题]

6分析含碳量分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织.

参考答案：

0.80%C:

//在1~2点间合金按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。

冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转变结束时全部为珠光体P，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，当温度继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶度线PQ变化，析出三次渗碳体Fe3CⅢ，它常与共析渗碳体长在一起，彼此分不出，且数量少，可忽略。

室温时组织P。

0.60%C:

//合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。

冷到3点时开始析出F，3-4点A成分沿GS线变化，铁素体成分沿GP线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S点成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.02%C，所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳体，同样量Fe3CⅢ很少，可忽略。

所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：

F+P

1.0%C:

//合金在1~2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体Fe3CⅢ，Fe3CⅢ沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4间Fe3CⅢ不断析出，奥氏体成分沿ES线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的Fe3CⅢ保持不变，称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为先共析二次渗碳体和珠光体，忽略Fe3CⅢ。

室温组织为二次渗碳体和珠光体。

[填空题]

7根据Fe-Fe3C相图，计算：

1）室温下，含碳0.6%的钢中珠光体和铁素体各占多少；2）室温下，含碳1.2%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少；3）铁碳合金中，二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。

参考答案：

[填空题]

8对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+渗碳体（网状），其中珠光体占93%，问此碳钢的含碳量大约为多少？

参考答案：

Wp=93%=（2.14-WC）/（2.14-0.8）*100%=70%

WC=0.89%

[填空题]

9根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

在室温下，含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高；

参考答案：

因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。

因此含碳0.8%的钢其强度比含碳1.2%的钢高。

[填空题]

10根据Fe-Fe3C相图，说明产生下列现象的原因：

钳工锯T8，T10，T12等钢料时比锯10，20钢费力，锯条容易磨钝；

参考答案：

T8，T10，T12属于碳素工具钢，含碳量为0.8%，1.0%，1.2%，因而钢中渗碳体含量高，钢的硬度较高；而10，20钢为优质碳素结构钢，属于低碳钢，钢的硬度较低，因此钳工锯T8，T10，T12等钢料时比锯10，20钢费力，锯条容易磨钝。

[填空题]

11试述碳钢的分类及牌号的表示方法。

参考答案：

分类：

1）按含碳量分类

低碳钢：

含碳量小于或等于0.25%的钢，0.01~0.25%C≤0.25%C

中碳钢：

含碳量为0.30~0.55%的钢0.25~0.6%C

高碳钢：

含碳量大于0.6%的钢0.6~1.3%C＞0.6%C

（2）按质量分类：

即含有杂质元素S、P的多少分类：

普通碳素钢：

S≤0.055%P≤0.045%

优质碳素钢：

S、P≤0.035~0.040%

高级优质碳素钢：

S≤0.02~0.03%；P≤0.03~0.035%

（3）按用途分类

碳素结构钢：

用于制造各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等，及机器零件，如齿轮、轴、连杆、螺钉、螺母等。

碳素工具钢：

用于制造各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。

牌号的表示方法：

（1）普通碳素结构钢：

用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。

若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。

（2）优质碳素结构钢：

牌号是采用两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分之几。

若钢中含锰量较高，须将锰元素标出，

（3）碳素工具钢：

这类钢的牌号是用“碳”或“T”字后附数字表示。

数字表示钢中平均含碳量的千分之几。

若为高级优质碳素工具钢，则在钢号最后附以“A”字。

[填空题]

12指出下列各种钢的类别、符号、数字的含义、主要特点及用途：

Q235-AF、Q235-C、Q195-B、Q255-D、40、45、08、20、20R、20G、T8、T10A、T12A

参考答案：

Q235-AF:

//普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

Q235-C:

//屈服强度为235MPa的C级普通碳素结构钢，

Q195-B：

屈服强度为195MPa的B级普通碳素结构钢，

Q255-D:

//屈服强度为255MPa的D级普通碳素结构钢，

Q195、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。

通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。

40：

含碳量为0.4%的优质碳素结构钢。

45含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

40、45钢经热处理（淬火+高温回火）后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件。

08：

含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。

塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等。

20：

含碳量为0.2%的优质碳素结构钢。

用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等。

20R：

含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，容器专用钢。

20G:

//含碳量为0.2%的优质碳素结构钢，锅炉专用钢。

T8：

含碳量为0.8%的碳素工具钢。

用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等。

T10A：

含碳量为1.0%的高级优质碳素工具钢。

用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条。

T12A：

含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。

具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀。

[填空题]

13铁碳合金室温时的基本组织有（）、（）、（）、珠光体和莱氏体。

参考答案：

铁素体、渗碳体、奥氏体

[填空题]

14简化的铁碳合金状态图中有（）个单相区，（）个二相区。

参考答案：

3、5

[单项选择题]

15、工业上应用的碳钢，Wc一般不大于（）

A.0.77%

B.1.3%—1.4%

C.2.11%—4.3%

D.6.69%

参考答案：

B

[单项选择题]

16、Wc>4.3%的铁称为（）

A.共晶白口铸铁

B.亚共晶白口铸铁

C.过共晶白口铸铁

D.共析白口铸铁

参考答案：

C

[单项选择题]

17、共析钢的含碳量为（）

A.Wc=0.77%

B.Wc>0.77%

C.Wc<0.77%

D.Wc=2.11%

参考答案：

A

[单项选择题]

18、共晶转变的产物是（）

A.奥氏体

B.渗碳体

C.珠光体

D.莱氏体

参考答案：

D

[单项选择题]

19、研究铁碳合金状态图时，图中最大含碳量为（）

A.0.77%

B.2.11%

C.4.3%

D.6.69%

参考答案：

D

[填空题]

20什么是金属的同素异构转变？

以纯铁为例说明金属的同素异构转变。

参考答案：

同一种金属在固态下随温度的变化由一种晶格类型转变为另外一种晶格类型的转变过程称为金属的同素异构转变。

纯铁在912oC以下时为体心立方晶格，从912oC开始变为面心立方晶格，升温到1394oC时又转变为体心立方晶格。

[填空题]

21含碳量对合金的组织和性能有什么影响？

参考答案：

铁碳合金在室温的组织都是由铁素体和渗碳体两相组成，随着含碳量的增加，铁素体不断减少，而渗碳体逐渐增加，并且由于形成条件不同，渗碳体的形态和分布有所变化。

随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度升高，而塑性和韧性下降，这是由于组织中渗碳体不断增多，铁素体不断减少的缘故。

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[单项选择题]

22、组成合金最基本的、独立的物质称为（）

A.组元

B.合金系

C.相

D.组织

参考答案：

A

[单项选择题]

23、金属材料的组织不同，其性能（）

A.相同

B.不同

C.难以确定

D.与组织无关系

参考答案：

B

[单项选择题]

24、发生共晶转变的含碳量的范围是（）

A.0.77%—4.3%

B.2.11%—4.3%

C.2.11%—6.69%

D.4.3%—6.69%

参考答案：

C

[单项选择题]

25、液态合金在平衡状态下冷却时结晶终止的温度线叫（）

A.液相线

B.固相线

C.共晶线

D.共析线

参考答案：

B

[单项选择题]

26、珠光体是（）

A.铁素体与渗碳体的层片状混合物

B.铁素体与奥氏体的层片状混合物

C.奥氏体与渗碳体的层片状混合物

D.铁素体与莱氏体的层片状混合物

参考答案：

A

[单项选择题]

27、共析转变的产物是（）

A.奥氏体