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固溶体中的含B量始终高于原液相中的含B量。
（3）固溶体合金按匀晶相图平衡结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分都不相同，所以固溶体的成分是不均匀的。
答：（1）错误。因为A、B两组元能组成匀晶相图，说明两组元在液态时为无限互溶，在固态度时也无限互溶。能形成无限固溶体时，两组元的原子半径相接近，不一定相等，而两组元的晶格类型可以相同，也可以不同。
（2）正确。因为A、B两组元，其熔点TB＞TA，在结晶过程中由于固相成分沿固相线变化，相图中的固相线与液相线都是由左下向右上，故结晶出来的固溶体中的含B量始终高于原液相中的含B量。
（3）错误。因为固溶体合金按匀晶相图平衡结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分是变化的，最后，由于原子的运动，固溶体的成分是均匀的。
第4章习题
4-1 试画出Fe-Fe3C相图，填出各相区的组织，说明图中的主要点、线的意义。
答：（Fe-Fe3C相图中包晶部分可以不画出，此图见下面的图）
Lc?AE?Fe3CC：共晶点1148℃ 4.30%C，在这一点上发生共晶转变，反应式：，当冷到1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两
相混合物——莱氏体?Le???AE?Fe3C?；
E：碳在??Fe中的最大溶解度点1148℃ 2.11%C； G：??Fe???Fe同素异构转变点（A3）912℃ 0%C； H：碳在??Fe中的最大溶解度为1495℃ 0.09%C；
J：包晶转变点1495℃ 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：LB??H?AJ当冷却到1495℃时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相δ反应生成具有J点成分的固相A；
N：??Fe???Fe同素异构转变点（A4）1394℃ 0%C； P：碳在??Fe中的最大溶解度点 0.0218%C 727℃； S：共析点727℃ 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：
As?Fp?Fe3c，
当冷却到727℃时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物——珠光体P（
Fp?Fe3c）；
ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，碳在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，所以具有0.77%～2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织A?Fe3CⅡ，从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体；
GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线，GP线则是铁素
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体析出的终了线，所以GSP区的显微组织是F?A；
PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，从F中析出的Fe3C称为三次渗碳体Fe3CⅢ，由于铁素体含碳很少，析出的Fe3CⅢ很少，一般忽略，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变；
PSK线：共析转变线，在这条线上发生共析转变AS?FP?Fe3C，产物（P）珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生。
4-2、什么是共析反应？什么是共晶反应？
答：共析反应：冷却到727℃时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的
????F0.02+Fe3C6.69 铁素体和渗碳体的两相混合物。γ0.77?727共晶反应：1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏
????γ2.11+ Fe3C6.69 体和渗碳体的两相混合物。 L4.3?1148
4-3、分析C的质量分数为0.45%、1.2%、3.0%、5.0%的铁碳合金从液态缓冷至室温的平衡相变过程和室温下的平衡组织，写出转变表达式，画出显微组织示意图。
答：
1、0.45% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变为奥氏体。冷到3点时开始析出F，3-4点A成分沿GS线变化，铁素体成分沿GP线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S点成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.02%C，所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继续下降时，铁素体
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的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳体，同样Fe3CⅢ量很少，可忽略。
所以含碳0.45%的亚共析钢的室温组织为：F+P L?L?A?A?A?F?P?F
2、1.2% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体Fe3CⅡ，Fe3CⅡ沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4点间Fe3CⅡ不断析出，奥氏体成分沿ES线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的Fe3CⅡ保持不变，称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为先共析二次渗碳体和珠光体，忽略Fe3CⅢ。
室温组织为二次渗碳体和珠光体。
L?L?A?A?A?Fe3C?P?Fe3C
3、3.0%C: 合金在1~2点阶段结晶出A，此时液相成分按BC线变化，而奥氏体成分沿JE变化。温度降到2点时，剩余的液相成分达到共晶成分，发生共晶转变，生成高温莱氏体。在2点以下，先析出的奥氏体和高温莱氏体中的奥氏体都析出Fe3CⅡ, 随着Fe3CⅡ的析出，奥氏体的C的质量分数沿着ES线降低。当温度到达3点时（727℃），所有奥氏体都发生共析转变而成为珠光体。
室温时组织P＋Ld′。
L?L?A?A?Ld?P?Fe3C?Ld'
4、5.0%C: 合金在1~2点阶段结晶出Fe3CⅠ，此时液相成分按DC线变化，温度降到2点时，剩余的液相成分达到共晶成分，发生共晶转变，生成高温莱氏体。在2～3点阶段要从莱氏体中的A内析出Fe3CⅡ（与莱氏体中的渗碳体混在一起），继续冷却到3点时（727℃），莱低体中的奥氏体都发生共析转变而成为珠光体。
室温时组织L?L?Fe3C?Ld?Fe3C?Ld'?Fe3C
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4-4 简述C的质量分数对铁碳合金组织和性能的影响。
答：铁碳合金的室温平衡组织都是由铁素体和渗碳体组成的，其中铁素体是较软的相，渗碳体是硬而脆的相，所以，随着C的质量分数的增加，铁素体的数量减少，渗碳体的数量增加，钢的强度增加，塑性降低。亚共析钢随着C的质量分数的增加，珠光体的数量逐渐增加，因而强度、硬度上升，塑性与韧度下降。当C的质量分数为为0.77%时，钢的组织全为珠光体，此时，钢的性能也就是珠光体的性能。过共析钢除珠光体外，还有渗碳体，其性能要受到二次渗碳体的影响。若C的质量分数不超过1%时，由于二次渗碳体一般还不会连成片，当C的质量分数大于1%时，二次渗碳体数量增多，并呈网状分布，故钢具有很大的脆性，塑性很低，强度也会下降。
第5章习题
5-1 简述共析钢加热时奥氏体形成的几个阶段，并说明亚共析钢，过共析钢奥氏体形成的主要特点。
答：共析钢加热时有四个阶段：
奥氏体形核：在铁碳体相界面处形核； 奥氏体长大：由于铁和碳原子的扩散作用，奥氏体向铁素体和渗碳体两个方向长大。 残余渗碳体溶解：铁素体首先消失，残余渗碳体随着加热和保温时间的延长，不断地溶入奥氏体。
奥氏体成分均匀化：刚形成的奥氏体的碳浓度是不均匀的，在继续加热和保温过程中，通过C原子的扩散，能使奥氏体中的含碳量趋于均匀。
亚共析钢和过共析钢的形成的主要特点：
钢加热到Ac1以上时，钢中的珠光体转变为奥氏体（其过程与共析钢相同），亚共析钢加热到Ac3以上时，过共析钢加热到Accm以上时，亚共析钢中的铁素体，过共析钢中的渗碳体，才会溶入奥氏体。
5-2 以共析钢为例，说明将其奥氏体化后立即随炉冷却，空气中冷却、油中冷却和水中冷却，各得到什么组织？力学性能有何差异？
答：
1、随炉冷却：奥氏体A发生珠光体P转变，性能：170～220HBS； 2、空气中冷却：奥氏体A发生索氏体S转变，其性能：25～35HRC；
3、油中冷却：奥氏体A发生托氏体T＋马氏体M＋残余奥氏体A′，其性能：45～55HRC；
4、水中冷却：奥氏体A发生马氏体M＋残余奥氏体A′′转变，其性能：55～65HRC。
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