发布时间 : 星期六 文章工程材料与热处理 第3章作业题参考答案更新完毕开始阅读
答：Fe-Fe3C相图如下图所示
（1）45钢为亚共析钢(组织图参考右) 组织转变过程如下：
L→L+δ→L+δ+γ→L+γ→γ →α+γ→α+P+γ→α+ P （析出Fe3CⅢ）
（2）T8钢近似为共析钢(组织图参考右) 组织转变过程如下: L→L+γ→γ→P+γ →P（α+ Fe3C）
（3）T12为过共析钢(组织图参考右) L→L+γ→γ→γ+Fe3CⅡ →P + Fe3CⅡ
11. 为什么铸造合金常选用靠近共晶成分的合金，而压力加工合金则选用单相固溶体成分合
金？
答：铸造合金需要流动性能好，充型能力强，而接近共晶成分合金，凝固温度区间小，且结晶温度低，恰好满足这个特点；压力加工的合金需要塑性好组织均匀，变形抗力小，有好的伸长率，单相固溶体恰好满足这些要求。
12. 根据Fe-Fe3C相图，确定下表中三种钢在指定温度下的显微组织名称。
钢号 20 T8 T12 温度（℃） 770 680 700 F+A P P+Fe3CⅡ 显微组织 温度（℃） 900 770 770 显微组织 A A A+Fe3CⅡ 13. 某厂仓库中积压了许多碳钢（退火状态）由于钢材混杂不知其化学成分，现找出一根，
经金相分析后发现组织为珠光体和铁素体，其中铁素体量占80%。问此钢材碳的含量大约是多少？是哪个钢号？ 答：由杠杆原理可知,
0.77?x F%?0.77?0.0218
此钢材碳的含量大约0.17 wt%,与20钢接近
14. 有形状和大小一样的两块铁碳合金，一块是低碳钢，一块是白口铁。问用什么简便的方
法可迅速将它们区分开来？
答：最简单的办法就是用钢锉，挫一挫，白口铸铁由于碳以化合物形式大量存在，比较硬，挫不动，打滑，低碳钢碳化物少，比较软，一挫就掉末。(此方法可行)
15. 现有两种铁碳合金，在显微镜下观察其组织，并以面积分数评定各组织的相对量。一种
合金的珠光体占75%，铁素体占25%；另一种合金的显微组织中珠光体占92%，二次渗碳体占8%。这两种铁碳合金各属于哪一类合金？其碳的质量分数各为多少？ 答： 0.77?xF%? 0.77?0.0218珠光体占75%，铁素体占25%,此钢应为亚共析钢,其碳的质量分数约为0.58 wt%.
Fe3CII?x?0.776.69?0.77
珠光体占92%，二次渗碳体占8%,此钢应为过共析钢, 其碳的质量分数约为1.24 wt%.
16. 现有形状尺寸完全相同的四块平衡状态的铁碳合金，它们碳的质量分数分别为0.20%、
0.40%、1.2%、3.5%。根据你所学过的知识，可有哪些方法来区别它们？ 答：方法一：硬度测试。硬度值大小顺序是：白口铸铁>T12钢>45钢>20钢。
因为铁碳合金的硬度随含碳量的增加而升高；四种铁碳合金的含碳量是：白口铸铁（大于2.11%C） > T12钢（1.2%C）>45钢（0.45%）>20钢（0.2%C）。
方法二：分别制备四种材料的金相试样，在金相显微镜上进行显微组织观察。 亚共析钢组织为（F＋P），且亚共析钢中随含碳量增加铁素体减少，珠光体增多；过共析钢组织为（P＋Fe3CⅡ），且当Wc>0.9％时，Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布；白口铸铁的组织中有莱氏体。所以，组织为（F＋P）而铁素体少的为20钢、珠光体多的为45钢；组织中有Fe3CⅡ沿晶界呈网状分布的T12钢，有莱氏体组织存在的是白口铸铁。 方法三：塑性测试（断后伸长率或者断面收缩率）。塑性值大小顺序是：20钢>45钢>T12钢>白口铸铁。
17. 根据Fe-Fe3C相图解释下列现象：
（1） 在进行热轧和锻造时，通常将钢加热到1000-1200℃； （2） 钢铆钉一般用低碳钢制作；
（3） 绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时却用钢丝绳（60钢、65
钢、70钢等制成）；
（4） 在1100℃时，WC=0.4%的碳钢能进行锻造，而WC=4.0%的铸铁不能进行锻造； （5） 在室温下WC=0.8%的碳钢比WC=1.2%的碳钢强度高；
（6） 钢锭在正常温度（950-1100℃）下轧制有时会造成开裂；
（7） 钳工锯割T8钢、T10钢等钢料比锯割10钢、20钢费力，锯条易钝； 答：
(1) 此区域为单相奥氏体,相对较软,易变形 (2) 低碳钢塑性较好
(3) 铁丝强度低,塑性好；60钢、65钢、70钢等钢丝强度高
(4) 因为WC=4.0%在此温度下组织有高温莱氏体，其中含有共晶渗碳体,此组织塑性极差,不
能锻造, WC=0.4%的碳钢,在此温度为单相奥氏体,塑性好,故可进行锻造工艺
(5) 硬度随含C量增加而增加,但强度不一样,强度和组织有关，WC=0.8% 和WC=1.2%钢的组
织为珠光体和晶界析出的二次渗碳体，两者组织中的含量不一样，二次渗碳体是一种脆性相，对强度影响很大，而WC=1.2%钢中二次渗碳体比WC=0.8%多。
(6) 因冶金质量不高，钢中存在硫，硫与铁生成FeS, FeS与Fe能形成低熔点共晶体
（FeS+Fe），熔点仅为985℃，低于钢材热加工的温度。因此，在热加工时，分布在晶界上的共晶体熔化导致钢的开裂，这种现象称为热脆。
(7) 高碳钢T8钢和T10钢比低碳钢10钢和20钢硬度高, 更耐磨，所以锯割T8钢、T10钢
等钢料比锯割10钢、20钢费力，锯条易钝。
18. 试以钢的显微组织说明20钢、45钢和T8钢的力学性能有何不同。
答：20钢含碳量约为0.2%，为低碳钢，在平衡状态下，显微组织为铁素体和少量珠光体，所以硬度较低，强度也较低。45钢含碳量约为0.45%，为中碳钢，显微组织为铁素体和珠光体，强度和硬度比低碳钢高。前两者都是亚共析钢。T8钢含碳量约为0.8%，显微组织主要是珠光体，当然强度和硬度在三者中是最高的了。
19. 下列说法是否正确？为什么？ (1) 钢的碳含量越高，质量越好；
(2) 共析钢在727℃发生共析转变形成单相珠光体； (3) WC=4.3%的钢在1148℃发生共晶转变形成莱氏体； (4) 钢的含碳量越高，其强度和塑性也越高； 答
(1) 不对, 钢的碳含量越高，硬度越大，跟质量越好没关系 (2) 不对,珠光体是两相混合组织
(3) 不对, WC=4.3%的铁在1148℃发生共晶转变形成莱氏体
(4) 不对, 钢的含碳量越高，其塑性越低，而强度随碳含量先增后降。
20. 下列工件，由于管理的差错，造成钢材错用，问使用过程中会出现哪些问题？ (1) 把Q235-A当做45钢制造齿轮； (2) 把30钢当做T13钢制成锉刀； (3) 把20钢当做60钢制成弹簧； 答:
(1) Q235为低碳钢,45钢为中碳钢, 使用过程会遇到强度不够,易变形和断裂 (2) 30钢为中碳钢，T13钢为工具钢，使用过程会遇到硬度不够,易磨损
(3) 20钢为低碳钢，60钢为高碳钢，使用过程会遇到强度和弹性不够,易塑性变形和断裂
21. 根据括号内提供的钢号（08F；20；T8；T12；65Ｍｎ；４５）选择下列工件所采用的材
料：冷冲压件；螺钉；齿轮；小弹簧；锉刀。
答: 冷冲压件08F；螺钉20；齿轮45；小弹簧65Ｍｎ；锉刀T12。
22. 什么是相?什么是组织?共晶体(?+?)、次生相?Ⅱ和?Ⅱ是相还是组织?
答：在金属或者合金中，凡是化学成分相同、晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分叫做相。组织是由于组成相的种类、相对数量、晶粒形状、大小及分布形态等的不同，而分别具有不同形貌特征的相的组合物。共晶体(?+?)、次生相?Ⅱ和?Ⅱ是组织。
23. 什么是固溶强化?引起固溶强化的原因是什么?
答: 通过溶入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。原因是溶质原子尺寸与溶剂原子不同,溶质原子的溶入造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
24. 固溶体和金属化合物的晶体结构有何不同特点?两者的性能各有何特点?
固溶体晶体结构与组成它的溶剂相同，而金属化合物的晶体结构与组成它的组元都不同，通常较复杂。固溶体的力学性能高于纯金属，这是由于溶质的“固溶强化效应”所致。金属化合物通常硬度高，熔点高，脆性大。