工程材料与热处理第3章作业题参考答案.docx

如果对你有帮助，请下载使用！ 如果对你有帮助，请下载使用！ PAGE PAGE 1 置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F 是碳在α -Fe 中的间隙固溶体，晶体结构与α -Fe 相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F 强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N 等原子半径较 小的非金属元素（以X 表示）与过渡族金属元素（以M 表示）结合，且半径比r /r ＞ X M 0.59 时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C 间隙化合物硬而脆，塑性差。 现有 A、B 两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什么？ 形成二元匀晶相图的 A 与 B 两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 K 合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B 量. 固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni 合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线 AB 相交，可以看出与固相线交点处B 含量高于另一点。 (3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均 匀的。 共析部分的 Mg-Cu 相图如图所示： 填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg 相存在？为什么？ 答:Mg-Mg2Cu 系的相组成物如下图：（α 为 Cu 在 Mg 中的固溶体） Mg-Mg2Cu 系的组织组成物如下图：（α 为 Cu 在 Mg 中的固溶体，）在各区域中不会有纯 Mg 相存在，此时 Mg 以固溶体形式存在。 求出 20%Cu 合金冷却到 500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。 答: 20%Cu 合金冷却到 500℃时,如右图所示:α 相的成分为 a wt%, 液相里含 Cu 为 bwt%,根据杠杆原理可知: Wα =O b/ab*100%, W = O a/ab*100% 1 L 1 同理: 冷却到 400℃时，α 相的成分为m wt%, Mg2Cu 相里含 Cu 为 n wt%, Wα =O n/mn*100%, W = O m/mn*100% 2 mg2Cu 2 画出 20%Cu 合金自液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段的相与相变过程。 答:各相变过程如下(如右图所示): xp: 液相冷却,至 p 点开始析出 Mg 的固熔体α 相 py: Mg 的固熔体α 相从 p 点开始到y 点结束 yy,: 剩余的液相y 开始发生共晶反应,L α +Mg Cu 2 y,q:随着 T 的降低, Cu 在 Mg 的固熔体α 相的固溶度降低. 试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。 答：相同的是,三者都是由原子无序的液态转变成原子有序排列的固态晶体。不同的是， 纯金属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯金属和固溶体的结晶是由一个液相 结晶出一个固相，而共晶体结晶是由一个液相同时结晶两个固相。纯金属和固溶体的显 微组织是单一固相，而共晶体的显微组织是两个相的机械混合物。 为什么亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度相同？ 答:共晶转变是一定液相成分在一定的温度下结晶出两个成分一定的固相。因此，共晶转 变的温度是一定的。虽然亚共晶合金和共晶合金的成分不相同，但亚共晶合金结晶先析出固溶相，使剩余液相的成分达到共晶合金的成分再发生共晶反应，所以亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度相同。 根据下表所列要求，归纳比较固溶体、金属化合物及机械混合物的特点。 名称 名称 固溶体 种类 间隙固溶体置换固溶体正价化合物电子化合物 间隙化合物 举例 晶格特点 与溶剂晶格类型相同 相数 单相 性能特点 铁素体，奥氏体 材料的强度硬度随固 Cu(Ni),Ni(Cu) 溶强化增大 金属化合物 Mg2Pb 晶格类型与组成化 单相 熔点较高，性能硬而 CuZn 合物的各组元完全 脆 TiC,Fe3C 不同 机械混合物 珠光体 由两种不同晶体结构 2 其性能与两相的性 的相彼此机械混合组 能、大小和分布有关 成 何谓金属的同素异晶转变？试以纯铁为例说明金属的同素异晶转变