铁碳合金相图.docx

1、铁碳合金相图一、选择题(50小题,共100.0分) 1 铁素体是碳溶解在（ A）中所形成的间隙固溶体。A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe2 在铁碳合金中，共析钢的含碳量为（B ）。A0.67 B0.77 C0.8 D0.87 3 Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D）。A724 B725 C726 D7274 在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（ B）。A共晶线 B共析线 CA3线 DAcm线5 通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（ A）。A细晶粒区柱状晶粒区等轴晶粒区B细晶粒区等轴晶粒区柱状晶粒区C等轴晶粒区细晶粒区柱状晶粒区D等轴晶粒区柱状

2、晶粒区细晶粒区6 在铁碳合金中，当含碳量超过（B ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。A0.8 B0.9 C1.0 D1.17 珠光体是一种（C ）。A固溶体 B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属8 在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A ）。AA1线 BECF线 CAcm线 DPSK线9 在Fe-Fe3C相图中，GS线也称为（C ）。A共晶线 B共析线 CA3线 DAcm线10 在Fe-Fe3C相图中，ES线也称为（D ）。A共晶线 B共析线 CA3线 DAcm线11 莱氏体是一种（C）。A固溶体B金属化合物 C机械混合物 D单相组织金属12 在Fe-Fe3C相图中，

3、钢与铁的分界点的含碳量为（C ）。A2 B2.06 C2.11 D2.213 过共析钢平衡组织中的二次渗碳体的形状是（A ）。A.网状 B. 片状 C.块状14 奥氏体是碳溶解在（B）中所形成的间隙固溶体。A-Fe B-Fe C-Fe D-Fe15 碳的质量分数为0.40%的铁碳合金，室温下的平衡组织为（B ）。A. P B. P+F C. P+Fe3C 16 渗碳体是一种（C ）。A稳定化合物 B不稳定化合物 C介稳定化合物 D易转变化合物17 T10A 钢室温下的平衡组织为（B ）。A. F+ Fe3C B. P+ Fe3CII C.F+P D. P+Fe3C18 在Fe-Fe3C合金的退

4、火组织中，含珠光体量最多的合金的碳含量为（B）A、0.02% B、0.77% C、2.11%D、4.3%19在Fe-Fe3C合金中，其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为（D）A、0.0008% B、0.021% C、0.77% D、2.11%20 45 钢在室温下的平衡组织为（C ）。AF+Fe3C B P+Fe3CII CF+P D P+Fe3C21 下列组织中塑性最好的是（A ）。A.铁素体 B.珠光体 C.渗碳体22 在下列材料中，应选择（C ）材料来制造大型曲轴。A.灰口铸铁 B.白口铸铁 C.球墨铸铁 D.可锻铸铁23 亚共析钢完全奥氏体化的温度应该在（D ）以上。 A.

5、Ar1 B. AC1 C. Ar3 D. AC324 普通钢、优质钢及高级优质钢在化学成分上的主要区别是含（B ）量不同。 A.碳 B.硫、磷 C.硅、锰 D.铬、镍25 碳钢与白口铸铁的化学成分分界点是（C ）%C。 A.0.0218(0.02) B.0.77 C.2.11 D.4.3 26 碳含量为Wc4.3的铁碳合金具有良好的（D ）A. 可锻性 B. 切削加工性能 C. 可焊性 D. 铸造性能27 以下材料属于低碳钢的是（B） A45Mn B08F CT12A DT0828 生产中常将钢材加热到什么状态进行压力加工？（A ）A奥氏体 B铁素体 C渗碳体 D珠光体29 铁碳相图中的有益元

6、素是（A ）A锰和硅 B硫和磷 C稀土和镁 D铜和镍30 下列组织中强度最高的是（B）。A.铁素体 B.珠光体 C.渗碳体31 下列组织中脆性最大的是（C ）。A.铁素体 B.珠光体 C.渗碳体32 机械制造中，T10钢常用来制造（B ）。A.容器；B.刀具；C.轴承；D.齿轮33 以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（D）A.马口铁；B.白口铸铁； C.麻口铸铁；D.灰铸铁34 在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（C ）。A.铁素体 B.珠光体C.二次渗碳体D.莱氏体35 要求高硬度和耐磨性的工具，应选用（B ）的钢。A.低碳成分 B.高碳成分 C.中碳成分36 从可锻铸铁的牌号上

7、可看出它的（B ）指标。A.强度和硬度 B.强度和塑性 C.硬度和塑性 D.塑性和韧性二、填空题(7小题,共14.0分) 1 在Fe-Fe3C相图中，共晶转变温度是（1148），共析转变温度是（727）。2 铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（表层细晶区），（柱状晶区）和心部等轴晶粒区。3 高温莱氏体是（共晶奥氏体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。4 低温莱氏体是（珠光体）和（共晶渗碳体）组成的机械混合物。5 在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3%），共析点的含碳量为（0.77%）。6 珠光体是（铁素体）和（渗碳体）混合在一起形成的机械混合物。7 碳溶解在（-Fe）中所形成的

8、（固溶体）称为铁素体。三、是非题(43小题,共43.0分) 1 粒状珠光体和片状珠光体一样，都只能由过冷奥氏体经共析转变获得。（错）2 随着过冷度的增加，过冷奥氏体的珠光体型转变产物越来越细，其强度越来越高。（对 ）3 接近共晶成分的合金，一般铸造性能较好。（对）4 由于白口铸铁中存在过多的渗碳体，其脆性大，所以较少直接使用。（对）5 碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢。（对 ）6 共析钢中碳的质量分数为0.77%。（对 ）7 珠光体是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。（错）8 靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且凝固温度区间也较小，故具有良好的铸造性，这类合金适用于铸造。（对）9 由

9、于奥氏体组织具有强度低、塑性好，便于塑性变形加工的特点，因此，钢材轧制和锻造多选用在单一奥氏体组织温度范围内。（对 ）10 由于共析转变前后相的晶体构造、晶格的致密度不同，所以转变时常伴随着体积的变化，从而引起内应力。（对 ）11 共晶转变虽然是液态金属在恒温下转变成另外两种固相的过程，但和结晶有本质的不同，因此不是一个结晶过程。（错）12 在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。（错）13 固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。(对)14 石墨在铸铁中是有害无益的。（错）15 碳溶解在-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727时为0.0218%

10、。（错）16 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148时，溶碳能力可达4.3%。（错）17 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。(错）18 过共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。（错）19 在亚共析钢平衡组织中，含碳量在0.0218%0.77%范围内增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。（对）20 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。（错）21 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。（错）22 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。（错）

11、23 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727），该线叫共晶线，通称A1线。（错）24 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。（错）25 灰铸铁的力学性能特点是抗压不抗拉。（对）26 钢中随着碳质量分数由小到大，渗碳体量逐渐增多，铁素体量逐渐减少，铁碳合金的硬度越来越高，而塑性、韧性越来越低。（对）27 白口铸铁具有高的硬度，所以可用于制作刀具。（错）28 所谓共晶转变，是指一定成分的液态合金，在一定的温度下同时结晶出两种不同固相的转变。（对 ）29 由于灰铸铁中碳和杂质元素含量高，所以力学性能特点是硬而脆。（错）30 碳素工具钢一般具有较高的碳

12、的质量分数。（对 ）31 铸钢比铸铁的力学性能好，但铸造性能差。（对 ）32 优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。（错）33 高碳钢的力学性能优于中碳钢，中碳钢的力学性能优于低碳钢。（错）34 球墨铸铁的力学性能比普通灰铸铁低。（错）35 白口铸铁中的碳绝大多数是以渗碳体的形式存在，所以其具有高硬度、抗磨性和低脆性。（错）36 同一化学成分的情况下，铸铁结晶时的冷却速度对石墨化程度影响很大。冷却速度越快，越有利于石墨化。（错）37 铸铁中的碳和硅都是强烈促进石墨化元素，碳、硅含量越高，石墨化程度越充分。（对）38 ZG200-400表示该铸造碳钢的抗拉强度为200Mpa、而其抗弯强度为400M

13、pa。（错 ）39 碳素工具钢都是优质或高级优质钢。（对 ）40 各种牌号的碳素工具钢经淬火后的硬度相差不大，但随着碳质量分数的增加，未溶的二次渗碳体增多，钢的硬度、耐磨性就增加，而韧性则降低。（错 ）41 Q235-AF表示抗拉强度为235Mpa的A级沸腾钢。（对）42 可锻铸铁是一种可以锻造的铸铁。（错）43 由一种成分的固溶体，在一恒定的温度下同时析出两个一定成分的新的不同固相的过程，称为共析转变。（对）一、是非题(60小题,共60.0分) 1 粒状珠光体和片状珠光体一样，都只能由过冷奥氏体经共析转变获得。（错）2 随着过冷度的增加，过冷奥氏体的珠光体型转变产物越来越细，其强度越来越高。

14、（对）3 接近共晶成分的合金，一般铸造性能较好。（对 ）4 由于白口铸铁中存在过多的渗碳体，其脆性大，所以较少直接使用。（对）5 碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢。（ 对）6 共析钢中碳的质量分数为0.77%。（对 ）7 珠光体是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。（错）8 靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且凝固温度区间也较小，故具有良好的铸造性，这类合金适用于铸造。（对 ）9 由于奥氏体组织具有强度低、塑性好，便于塑性变形加工的特点，因此，钢材轧制和锻造多选用在单一奥氏体组织温度范围内。（对）10 由于共析转变前后相的晶体构造、晶格的致密度不同，所以转变时常伴随着体积的变化，从而引

15、起内应力。（对）11 共晶转变虽然是液态金属在恒温下转变成另外两种固相的过程，但和结晶有本质的不同，因此不是一个结晶过程。（错）12 在过共析钢中含碳量越多，则其组织中的珠光体量减少，而铁素体量在增多。（错）13 固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度高。（对）14 石墨在铸铁中是有害无益的。（错）15 碳溶解在-Fe中可形成的间隙固溶体称为奥氏体，其溶碳能力在727时为0.0218%。（错）16 在铁碳合金相图中，奥氏体在1148时，溶碳能力可达4.3%。（错）17 在铁碳合金相图中，钢的部分随含碳量的增加，内部组织发生变化，则其塑性和韧性指标随之提高。（错）18 过共晶白口铁缓冷到室温时

16、，其平衡组织由珠光体和莱氏体组成。（错）19 在亚共析钢平衡组织中，含碳量在0.0218%0.77%范围内增加，则珠光体量增加，而二次渗碳体量在减少。（对）20 亚共晶白口铁缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体，二次渗碳体和莱氏体组成。（错）21 珠光体是由奥氏体和渗碳体所形成的机械混合物，其平均含碳量为0.77%。（错）22 过共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。（错）23 在铁碳合金相图中，PSK线是一条水平线（727），该线叫共晶线，通称A1线。（错）24 在Fe-Fe3C相图中,GS斜线表示由奥氏体析出二次渗碳体的开始线，称为A3线。（错）25 灰铸铁的力学性能特点是抗

17、压不抗拉。（对 ）26 钢中随着碳质量分数由小到大，渗碳体量逐渐增多，铁素体量逐渐减少，铁碳合金的硬度越来越高，而塑性、韧性越来越低。（对）27 白口铸铁具有高的硬度，所以可用于制作刀具。（错 ）28 所谓共晶转变，是指一定成分的液态合金，在一定的温度下同时结晶出两种不同固相的转变。（对）29 由于灰铸铁中碳和杂质元素含量高，所以力学性能特点是硬而脆。（错）30 碳素工具钢一般具有较高的碳的质量分数。（对 ）31 铸钢比铸铁的力学性能好，但铸造性能差。（对 ）32 优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。（对）33 高碳钢的力学性能优于中碳钢，中碳钢的力学性能优于低碳钢。（错）34 球墨铸铁的力学

18、性能比普通灰铸铁低。错）35 白口铸铁中的碳绝大多数是以渗碳体的形式存在，所以其具有高硬度、抗磨性和低脆性。（错 ）36 同一化学成分的情况下，铸铁结晶时的冷却速度对石墨化程度影响很大。冷却速度越快，越有利于石墨化。（错 ）37 铸铁中的碳和硅都是强烈促进石墨化元素，碳、硅含量越高，石墨化程度越充分。（ 对）38 ZG200-400表示该铸造碳钢的抗拉强度为200Mpa、而其抗弯强度为400Mpa。（错 ）39 碳素工具钢都是优质或高级优质钢。（对 ）40 各种牌号的碳素工具钢经淬火后的硬度相差不大，但随着碳质量分数的增加，未溶的二次渗碳体增多，钢的硬度、耐磨性就增加，而韧性则降低。（对）41

19、 Q235-AF表示抗拉强度为235Mpa的A级沸腾钢。（对 ）42 可锻铸铁是一种可以锻造的铸铁。（错 ）43 由一种成分的固溶体，在一恒定的温度下同时析出两个一定成分的新的不同固相的过程，称为共析转变。（对 ）44 凡合金两组元能满足形成无限固溶体的条件都能形成匀晶相图。（错 ）45 二元合金系中两组元只要在液态和固态下能够相互溶解，并能在固态下形成固溶体，其相图就属匀晶相图。（错 ）46 奥氏体和铁素体都是碳溶于铁的固溶体。（对 ）47 一般情况下，金属的晶粒越细，力学性能越好。（对）48 金属都能用热处理的方法来强化。（错）49 固溶体的强度一般比构成它的纯金属高。（对 ）50 金属结

20、晶时冷却速度越大，结晶晶粒越细。（对）51 凡由液体转变为固体的过程都叫结晶。（错 ）52 金属在固态下都有同素异构转变。（错 ）53 晶体中的原子在空间是有序排列的。（ 对）54 碳溶解在-Fe中所形成间隙固溶体称为铁素体，其溶碳能力在727时为0.77%。（错）55 在铁碳合金相图中，铁素体在727时，溶碳能力可达2.11%。（错）56 硫和磷都是钢中的有害杂质，硫能导致钢的冷脆性，而磷能导致钢的热脆性。 （错）57 渗碳体是钢中的一种基本相。（对）58 在铁碳合金相图中，ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，称A1线。（错）59 奥氏体化的共析钢缓慢冷却到室温时，其平衡组织为莱氏体。（错

21、）60 亚共析钢缓冷到室温时，其平衡组织由铁素体和二次渗碳体组成。（错）二、简答题(26小题,共163.0分) (4分)1 为什么-Fe 和- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（-Fe -Fe ）转变时，其体积如何变化？因为-Fe 和- Fe 原子排列的紧密程度不同，-Fe 的致密度为74%,- Fe 的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（-Fe -Fe ）转变时体积将发生膨胀(4分)2 已知铁素体的b=180-230MPa，=30%-50%，HB=50-80；珠光体的b=770MPa，=20%-35%，HB=180；,试计算45钢的硬度,抗拉强度和伸长率。由已知可得45钢中Qp=

22、58.4%，Q=41.6%混 = Q+ Q 45钢的b=b(F)Q+Qpb（P）=23041.6%+77058.4%=545.36MPa =FQ+Qpp= 0.541.6%+0.3558.4%=41.24%HB=HB(F) Q+ QpHB(p)=8041.6%+18058.4%=138.4(8分)3 试述碳钢的分类及牌号的表示方法。分类：1）按含碳量分类低碳钢：含碳量小于或等于0.25%的钢，0.010.25%C 0.25%C中碳钢：含碳量为0.300.55%的钢0.250.6%C高碳钢：含碳量大于0.6%的钢0.61.3%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

23、碳素钢：S0.055% P0.045%优质碳素钢：S、P0.0350.040%高级优质碳素钢：S0.020.03%；P 0.030.035%（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”

24、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(4分)4 分析含碳量为1.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程，画出结晶曲线? LL+AAA+Fe3CP+ Fe3C(5分)5 指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体的区别？一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的Fe3C 称为二次渗碳体。三次渗碳体：从F

25、中析出的Fe3C称为三次渗碳体Fe3C。共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体。共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体(6分)6 计算Fe-1.4%C 合金在700下各个相及其组分数量和成分。含1.4%C 合金属于过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体，相为铁素体和渗碳体。Wp=(2.14-1.4)/(2.14-0.8)*100%=55% WFe3C=1-55%=45%W=（6.69-1.4）/（6.69-0.02）*100%=79% WFe3C=1-79%=21%(4分)7 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁在组织上的根本区别是什么？四

26、种材料的在组织上的根本区别是铸铁中的石墨的形态不同（形状、大小、数量、分布等），灰铸铁的石墨是片状，球墨铸铁的石墨是球状，可锻铸铁的石墨是团状，蠕墨铸铁的石墨是虫状(8分)8 试述石墨形态对铸铁性能的影响。灰铸铁中石墨呈片状，片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零,存在石墨地方就相当于存在孔洞、微裂纹,它不仅破坏了基体的连续性,减少了基体受力有效面积,而且在石墨片尖端处形成应为集中,使材料形成脆性断裂。石墨片的数量越多,尺寸越粗大,分布越不均匀,铸铁的抗拉强度和塑性就越低。由于灰铸铁的抗压强度、硬度与耐磨性主要取决于基体,石墨存在对其影响不大。故灰铸铁的抗压强度一般是抗拉强度的3-4 倍。球墨铸铁

27、中石墨呈球状，所以对金属基体的割裂作用较小,使得基体比较连续,在拉伸时引起应力集中的现象明显下降,从而使基体强度利用率从灰铸铁的30%50%提高到70%90%,这就使球墨铸铁的抗拉强度、塑性和韧性、疲劳强度不仅高于其它铸铁,而且可以与相应组织的铸钢相比。可锻铸铁中石墨呈团絮状。与灰铸铁相比对金属基体的割裂作用较小,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其是塑性与韧性有明显的提高(8分)9 化学成分和冷却速度对铸铁石墨化和基体组织有何影响？(1)化学成分1)碳和硅。碳和硅是强烈促进石墨化元素,铸铁中碳和硅的含量越高,就越容易充分进行石墨化。由于共晶成分的铸铁具有最佳的铸造性能。因此,将灰铸铁的碳当量均配

28、制到4%左右。2)锰。锰是阻止石墨化的元素,但锰与硫化合成硫化锰,减弱了硫的有害作用,结果又间接促进石墨化的作用。故铸铁中有适量的锰是必要的。3)硫。硫是强烈阻碍石墨化的元素,它不仅强烈地促使白口化,而且还会降低铸铁的流动性和力学性能,所以硫是有害元素,必须严格控制其含量。(2)冷却速度生产实践证明,在同一成分的铸铁件中,其表面和薄壁部分易出现白口组织,而内部和厚壁处则容易进行石墨化。由此可见,冷却速度对石墨化的影响很大。冷却速度越慢,原子扩散时间充分,也就越有利于石墨化的进行。冷却速度主要决定于浇注温度、铸件壁厚和铸型材料。4)磷。磷是弱促进石墨化的元素,同时能提高铁液的流动性,但磷的含量过

29、高会增加铸铁的脆性,使铸铁在冷却过程中易开裂,、所以也应严格控制其含量(4分)10 钢按化学成分可分为哪几类？钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。其中，碳素钢按含碳量的多少分低碳钢、中碳钢、高碳钢；合金钢按合金元素种类分锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢，按合金元素含量的多少分低合金钢、中合金钢、高合金钢(10分)11 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、20、45、T8、T12AQ235-AF：普通碳素结构钢，屈服强度为235MPa 的A 级沸腾钢。45 含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。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。20：含碳量为0.2%的优质碳