《材料科学基础》经典习题及答案(6)

(3) 说明不同成分区域铁碳合金的工艺性。

14．550℃时有一铝铜合金的固熔体，其成分为xC＝0.02。此合金先被淬火，然后重新加热到100℃以便析出θ。此θ(CuAl2：)相发展成许多很小的颗粒弥散分布于合金中，致使平均颗粒间距仅为5.0nm。 (1) 请问1mm3合金内大约形成多少个颗粒?

(2) 如果我们假设100℃时α中的含Cu量可认为是零，试推算每个9颗粒内有多少个铜原子(已知Al的原子半径为0.143 nm)。 15．如果有某Cu-Ag合金(WCu＝0.075，WAg＝0.925) 1000g，请提出一种方案，可从该合金内提炼出100g的Ag，且其中的含Cu量wCu<0.02(假设液相线和固相线均为直线)。

16．已知和渗碳体相平衡的α-Fe，其固溶度方程为：

w?C?11.3?103?2.55expRT

假设碳在奥氏体中的固熔度方程也类似于此方程，试根据Fe-Fe3C相图写出该方程。

17．一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有50％的珠光体和50％的铁素体，问：

(1) 此合金中含碳质量分数为多少?

(2) 若该合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织? (3) 若加热到850℃，又将得到什么组织? 18．利用相律判断图4-34所示相图中错误之处。

19．指出下列概念中错误之处，并更正。

(1) 固熔体晶粒内存在枝晶偏析，主轴与枝间成分不同，所以整个晶粒不是一个相。(2) 尽管固熔体合金的结晶速度很快，但是在凝固的某一个瞬间，A、B组元在液相与固相内的化学位都是相等的。(3) 固熔体合金无论平衡或非平衡结晶过程中，液—固界面上液相成分沿着液相平均成分线变化；固相成分沿着固相平均成分线变化。(4)在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量。而共晶线属于三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区，也适用于三相区。(5)固熔体

合金棒顺序结晶过程中，液—固界面推进速度越快，则棒中宏观偏析越严重。(6) 将固熔体合金棒反复多次“熔化一凝固”，并采用定向快速凝固的方法，可以有效地提纯金属。(7) 从产生成分过冷的

GmC01?K0??RDK0可知，合金中熔质浓度越高，成分过冷区域小，条件

越易形成胞状组织。(8)厚薄不均匀的Ni-Cu合金铸件，结晶后薄处易形成树枝状组织，而厚处易形成胞状组织。

(9)不平衡结晶条件下，靠近共晶线端点内侧的合金比外侧的合金易于形成离异共晶组织。(10)具有包晶转变的合金，室温时的相组成物为。α＋β，其中β相均是包晶转变产物。(11)用循环水冷却金属模，有利于获得柱状晶区，以提高铸件的致密性。(12)铁素体与奥氏体的根本区别在于固熔度不同，前者小而后者大。(13) (13)727℃是铁素体与奥氏体的同素异构转变温度。(14)在Fe-Fe3C系合金中，只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳体存在。(15)凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变，而没有共晶转变；相反，对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。(16)无论何种成分的碳钢，随着碳含量的增加，组织中铁素体相对量减少，而珠光体相对量增加。(17)含碳wC＝0.043的共晶白口铁的显微组织中，白色基体为Fe3C，其中包括Fe3CI、Fe3CII、Fe3CIII、Fe3C共析和Fe3C共晶等。(18)观察共析钢的显微组织，发现图中显示渗碳体片层密集程度不同。凡是片层密集处则碳含量偏多，而疏稀处则碳含量偏少。(19) 厚薄不均匀的铸件，往往厚处易白口化。因此，对于这种铸件必须多加碳、少加硅。(20) 用Ni-Cu合金焊条焊接某合金板料时，发现焊条慢速移动时，焊缝易出现胞状

组织，而快速移动时则易于出现树枝状组织。20．读出图4-35浓度三角形中，C，D，E，F，G，H各合金点的成分。它们在浓度三角形中所处的位置有什么特点?

21.在图4-36的浓度三角形中； (1) 写出点P，R，S的成分；

(2) 设有2kg P，4kg R，2kg S，求它们混熔后的液体成分点X； (3) 定出wC＝0.08，A、B组元浓度之比与S相同的合金成分点Y； (4) 若有2Kg P，问需要多少何种成分的合金Z才能混熔得到6Kg的成分R的合金。

答案

1. wMg=0.0456。 2.

wC0Cu?GDK?0.1744Rm1?K。

3. 设纯溶剂组元A的熔点为TA，液相线与固相线近似为直线，则离

界面距离x处液相线温度TL为：

?1?K?R??TL?TA?mCL?TA?MwC0Cu?1?exp??x??K?D???(1)

但在x处液相的实际温度T如附图2.8所示，应为：

wC0CuT?TA?m?GxK(2)

因为溶质分布而产生的成分过冷为：

?1?KwC0Cu?R???T?TL?T??mwCu?1?exp??x???m?GxKK?D???C0(3)

??T?0?x令，得：

(?mwC0Cu)1?K?R??R??exp????x??G?0K?D??D?R?mwC0Cu(1?K)R?x?ln??D?GDK?(4)

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