【图文】第4章 二元相图_百度文库
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第4章 二元相图
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铸造合金及熔炼思考题教程概述.doc12页
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第一篇 铸造有色合金及其熔炼思考题及参考答案
基本概念：屈服强度、抗拉强度、固溶强化、时效强化
屈服强度就是指金属对起始塑性变形的抗力；抗拉强度是代表最大均匀塑性变形抗力的指标；固溶强化是指形成固溶体使合金强化的方法；时效强化是指通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，造成的强化。
金属材料的强化机制主要有哪些，对强度和塑性有什么影响？
晶界强化、固溶强化、分散强化、形变强化、复合强化。形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。
铸造合金的使用性能有哪些？
机械性能、物理性能和化学性能
铸造合金的工艺性能有哪些？
铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能
基本概念：变质处理、机械性能的壁厚效应
所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善合金机械性能。这种随铸件壁厚增加而使机械性能下降的现象，称为机械性能的壁厚效应。
铝硅合金进行变质处理的及方法？
：方法：生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。
镁、铜、铁和锰对铝硅合金组织和性能的影响？
1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降；2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性；3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，同时降低了合金的抗蚀性；4）锰：在Al-Si合金中加入锰，可大大降低Fe的危害。
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7 第七章合金与相图
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第2章 金属及合金的结构与结晶
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二元合金相图与合金凝固参考答案
导读：第四章二元合金相图与合金凝固，二元匀晶相图：相图分析，固溶体平衡凝固过程及组织，固溶体的非平衡凝固与微观偏析，固溶体的正常凝固过程与宏观偏析：成分过冷，二元共晶相图：相图分析，共晶系合金的平衡凝固和组织，共晶系非平衡凝固与组织：伪共晶，二元包晶相图：相图分析，包晶合金的平衡凝固与组织，其它二元相图：形成化合物的二元相图，有三相平衡恒温转变的其它二元相图：共析，同素异晶转变二元相图总结及分析方法
二元合金相图与合金凝固
一、本章主要内容：
相图基本原理：相，相平衡，相律，相图的表示与测定方法，杠杆定律；
二元匀晶相图：相图分析，固溶体平衡凝固过程及组织，固溶体的非平衡凝固与微观偏析
固溶体的正常凝固过程与宏观偏析：成分过冷，溶质原子再分配，成分过冷的形成及对组
织的影响，区域熔炼；
二元共晶相图：相图分析，共晶系合金的平衡凝固和组织，共晶组织及形成机理：粗糙―粗
糙界面,粗糙―光滑界面,光滑―光滑界面；
共晶系非平衡凝固与组织：伪共晶，离异共晶，非平衡共晶；
二元包晶相图：相图分析，包晶合金的平衡凝固与组织，包晶反应的应用
铸锭：铸锭的三层典型组织，铸锭组织控制，铸锭中的偏析
其它二元相图：形成化合物的二元相图，有三相平衡恒温转变的其它二元相图：共析，偏晶，
熔晶，包析，合晶，有序、无序转变，磁性转变，同素异晶转变
二元相图总结及分析方法
二元相图实例：Fe-Fe3C亚稳平衡相图，
相图与合金性能的关系
相图热力学基础：自由能―成分曲线，异相平衡条件，公切线法则，由成分―自由能曲线绘
制二元相图
相律表达式为。
固溶体合金凝固时，除了需要结构起伏和能量起伏外，还要有___成分_______起伏。
按液固界面微观结构，界面可分为____光滑界面_____和_______粗糙界面___。
液态金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是___________，光滑界面晶
体的长大机制是____二维平面长大____和_____依靠晶体缺陷长大___。
在一般铸造条件下固溶体合金容易产生__枝晶____偏析，用____热处理方
法可以消除。
液态金属凝固时，若温度梯度dT/dX&0（正温度梯度下），其固、液界面呈___平直状___
状，dT/dX&0时（负温度梯度下），则固、液界面为______树枝___状。
靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金，快冷时可能得到全部共晶组织，这称为____伪共晶
共晶，包晶，偏晶，熔晶反应式分别为→α+β______, __ L+α→β
____, ______
12＋α________, ___________γ→α+ L _______。
共析，偏析，包析反应式分别为______γ→α+β________，______ α1―α2＋β ________，_______。
固溶体合金凝固时，溶质分布的有效分配系数k0__
固溶体合金定向凝固时，液相中溶质混合越充分，则凝固后铸锭成分_。
在二元相图中，L1→α+L2叫___共晶___反应，β→L+α称为___熔晶__转变，而反应α１―α２＋β称为____偏析___反应，α+β→γ称为___包析___反应。
Fe-Fe3C相图中含碳量小于__ 0.% __为钢，大于___ 2.11% __为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由_______F______和____ Fe3C __________两个基本相组成；根据溶质原子的位置，奥氏体其晶体结构是____ FCC __________，是____间隙________固溶体，铁素体是_____ ____间隙固溶体______固溶体，其晶体结构是__ BCC ____，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含C量是___2.11 _______；珠光体是由___铁素体____和__渗碳体__组成的两
在常温下，亚共析钢的平衡组织是___ P+F ___，相混合物；莱氏体的含碳量_____ 4.3% ____；
过共析钢的平衡组织是____ P+Fe3C ____，亚共晶白口铸铁的平衡组织是_______ Ld _____，莱氏体的相组成物是____ A+ Fe，变态莱氏体的相组成物是___ P+Fe3C +Fe3CII ___ ，Fe3CI是从_________液相_______中析出的，Fe3CII是从_______A__________中析出的，Fe3CIII是从____________F________中析出的，它们的含碳量为________ 6.69 __________，Fe3C主要性能特点是_____硬、脆_________，A共析反应后的生成物称为______ 。
1 图1中Ⅲ合金非平衡凝固后的组织为。
β+未转变的α
2 要得到细小的层片状共晶组织，必须__A_____。
A增大过冷度 B降低凝固速度 C 增大
两相间的界面能
图2中1，2，3合金在常温下凝固后，枝晶偏析最小的是____C______。
3 有枝晶偏析的铜镍合金，___B_____
枝干富Cu，枝间富Ni
枝干富Ni，枝间富Cu
枝干和枝间都富Cu
9 室温下含0.3%C的钢平衡条件下，组织组成物为_____A______。
C (Fe3C)II+P
10 铁碳合金中的Fe3CII是从__B__中析出来的。
11 Fe3CII含量最多的是___C_____。
Fe-0.0218%C合金
Fe-0.77%C合金
Fe-2.11%C合金
Fe-6.69%C合金
12 亚共析钢于两相区长时加热，（
）变成单相奥氏体。
3 名词解释
负温度梯度，粗糙界面，平衡分配系数，枝晶偏析，均匀化退火，成分过冷，比重偏析，伪共晶，离异共晶，不平衡共晶，包析反应，共析反应，偏晶反应，珠光体，莱氏体，二次渗碳体，正偏析、反偏析、比重偏析
固溶体合金形核比纯金属形核难。（√ ）
产生新相，其自由能一定要比母相低才能发生。（ ×
在一定温度下二元合金中存在二相平衡条件是α相和β相有相同的自由能。（× ） 4
晶粒之间化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。（√ ）
晶内偏析可通过均匀化退火消除。（√ ）
6 存在晶内偏析的固溶体相由于其晶粒内各处成分不同，所以不能看成一个相。（× ） 8
成分过冷愈大，树枝组织愈发达。（√
任何合金的不平衡结晶总是先结晶的固溶体晶粒含高熔点组元多，而后结晶的固溶体枝晶含低熔点组元多。（√ ）
10 离异共晶只能在非平衡条件下产生。（ × ）
扩散退火可消除区域偏析。（ ×
二元合金中的稳定化合物有一定熔点。（√ ）在熔点以下不发生分解（√）不稳定化合物都是共析反应的生成物。（× ）
如右图是A-B二元固溶体合金凝固时
产生成分过冷的示意图。其中To是A组元
的熔点（×
），Ti是固/液界面处的温度
√ ），曲线是界面前沿液态合金的液相
线温度（× ），G是界面前沿的温度梯度，
当G增大时，成分过冷度增大。（× ）
二元相图中三相平衡时温度恒定，而平
衡三相成分可变。（
宏观上观察，若固/液界面是平直的称为光滑界面结构；若是金属界面呈锯齿形称为粗糙界面结构。（ × ）
16 无论平衡或非平衡凝固，只要初晶的量很多，共晶的量很少，就可能出现离异共晶。（√ ） 17凝固时，成分过冷的临界条件方程是：G/R=mc0/D?(1-k0)/k0 (√ )，只有当G/R&mc0/D?(1-k0)/k0时才产生成分过冷。（ × ）
在二元合金中，铸造性能最好的是共晶合金。（√ ）
固溶体合金凝固时，在正温度梯度下晶体也可能以树枝晶长大。（√ ）
无论何种成分碳钢组织中铁素体相对量随C%增加而减少，珠光体相对量则增加。（× ） 22
莱氏体和变态莱氏体存在的温度范围不同（√ ），除此之外，二者无其他差别（× ）。 23 铸铁平衡结晶过程只有共晶转变而没有共析转变。（× ）
Fe-Fe3C相图中，含碳量低于0.0218%的合金平衡结晶组织中才有三次Fe3C存在。（× ） 25 铁素体与奥氏体的根本区别在于溶碳量不同，铁素体少而奥氏体多。（× ）
试说明在正温度梯度下，为什么固溶体合金凝固时可以呈树枝状方式成长，而纯金属则得不到树状晶。
固溶体合金形核除需要能量起伏和结构起伏外，还需要成分起伏，非平衡结晶时产生偏析，一般会产生成分过冷，凝固过程是在一个温度区间进行，而纯金属凝固在等温进行。
2、根据铁碳相图回答下列问题：
写出下列合金的化学成分：
a.最容易产生枝晶偏析的合金；亚共晶白口铁。
b.Fe3CII含量最多的合金；
c.珠光体含量最多的合金；
d.莱氏体含量最多的合金。
Fe3CII含量最多的合金、珠光体含量最多的合金、莱氏体含量最多的合金的合金成分分别为含碳量2.11%，0.77%，4.3%。
(2) 画出Fe-1.2%C合金的室温平衡组织示意图，并计算出其中相组成物和组织组成物的
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二元合金相图与合金凝固参考答案 等内容。本文共2页
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