发布时间 : 星期六 文章《 - 材料科学基础I》B卷答案-09级更新完毕开始阅读
四、相图分析题：（共34分） 1、A-B二元合金相图如下图，试求：
（1）在图中标出液相线、固溶度曲线和固相线。（3分） （2）分析含B为x的合金的冷却过程中组织的变化。（6分）
（3）写出该合金冷却到C点时的相及其各相的成份，并运用杠杆定律计算此时各相的相对含量；（用字母表示）（7分） （4）该合金的室温组织为下图中的哪个？（3分）
① ② ③
G
t1 C t2 D
y x zZ
答：（1）液相线为GbD；固溶度曲线为aE，PF；固相线为Ga，PD。 3分
（2）t>t1, L; t=t1, L??;
第 5 页
t在t1~t2之间, 液相中不断析出?相; t=t2, 液相全部转变为?; t x-yz-x和。 3分 z-yz-y （4）① 3分 2、下图所示为Fe-Fe3C合金相图： （15分） （1） 在图中标出碳在奥氏体中的溶解度曲线，碳在铁素体中的溶解度曲线和奥 氏体中开始析出渗碳体的转变线。（3分） （2） 指明水平线的反应类型，并写出对应的反应式。 （6分） （3） 指出图中合金I的类型，并分析其冷却过程中的组织变化及最后得到的室 温组织中珠光体和渗碳体的相对含量。（6分） 答： 第 6 页 （1）ES为碳在奥氏体中的溶解度曲线；PQ为碳在铁素体中的溶解度曲线；GP为奥氏体中开始析出铁素体的转变线。 3分 （2）包晶反应：L???? 2分 共晶反应：L???FeC 2分 共析反应：L???FeC 2分 （3）合金I的类型是过共析钢。 1分 冷却过程中的组织变化： t>t1, L; t=t1, L??; 1分 t在t1~t2之间, 液相中不断析出?相，到t2; t=t2, 液相全部转变为固相?相，之后相不变 t=t3, ??Fe3C?。 1分 t=t4：????Fe3C 1分 最后得到的室温组织：P+Fe3C? 室温组织中珠光体和渗碳体的相对含量： 6.69-P 1.5分 6.69?0.77 Fe3C?相含量=P?0.77 1.5分 6.69?0.77 光体相对含量= 五、计算题（16分） 1、画出立方FCC 结构的示意图，说明晶胞中个原子的个数和位置，并计算此结 构的致密度？（6分） 解：：立方FCC 结构的示意图如下： 第 7 页 其中，晶胞中原子分别位于顶角和面积中心处，晶胞中原子的个数为： n=8×1/8+6×1/2=4。 4423n????r34??(a)334??0.74 此结构的致密度为：K?33aa2、铜的相对原子量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半 径。 （5分） 解：依题意得： n ? 63 .55 ??3 a ? N A --1.5分 4?63.55?3?63即： 8 . 96 ? 10 kg / 10 m ? --1分 a3*6.02?1023 解之得：a?0.361nm --0.5分 ?2a?4r --1.5分 22?r?a?*0.361?0.128nm44故铜的点阵常数和原子半径分别为：0.361nm和0.128nm。 --0.5分 3、20#钢（含碳0.2%）在930℃进行渗碳，假定表面碳浓度为1.10%，并保持不 变。求距表面0.5mm处的碳浓度达到0.40%所需的时间。（5分） ?112D?1.28?10m/s,可利用近似公式：erf(?)?0.906?。 已知： 解：依题意得： ? s ? ? x ? erf ( x ) --2分 ?s??02Dt 1.1?0.40.5?10?3?erf()?11即： 1 .1 ? 0 .2 2 1 . 28 ? 10 t 第 8 页 70.5?10?3??erf()?11921.28?10t --1分 将近似公式 erf(?)?0.906?代入上式得： ?3?35 ? 100. 5 ?10 7 ? erf ( 0 . ) ? 0 .906 --1分 ?921.28?10?11t21.28?10?11t ?t?6625.45s?1.84h --1分 故距表面0.5mm处的碳浓度达到0.40%所需的时间为1.84h。 第 9 页