第四章 二元合金相图与合金凝固.doc

第四章二元合金相图与合金凝固
一、填空
1.固溶体合金凝固时，除了需要结构起伏和能量起伏外，还要有起伏。
2.按液固界面微观结构，界面可分为和。
3.液态金属凝固时，粗糙界面晶体的长大机制是，光滑界面晶体的长大机制是和。
4在一般铸造条件下固溶体合金容易产生偏析，用热处理方法可以消除。
5液态金属凝固时，若温度梯度dT/dX>0（正温度梯度下），其固、液界面呈状，dT/dX<0时（负温度梯度下），则固、液界面为状。
6.靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金，快冷时可能得到全部共晶组织，这称为。
7固溶体合金凝固时，溶质分布的有效分配系数ke=，当凝固速率很大时ke趋于。
8.在二元相图中，L1→+L2叫反应，→L+称为转变，而反应１—２＋称为反应，+称为反应。
9Fe-Fe3C相图中含碳量小于为钢，大于为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由和两个基本相组成；根据溶质原子的位置，奥氏体其晶体结构是，是固溶体，铁素体是，其晶体结构是，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含量是；珠光体的含碳量是，它是由和组成的两相混合物；莱氏体的含碳量是；在常温下，亚共析钢的平衡组织是，过共析钢的平衡组织是，亚共晶白口铸铁的平衡组织是，莱氏体的相组成物是，变态莱氏体的相组成物是，Fe3CI是从中析出的，Fe3CII是从中析出的，Fe3CIII是从中析出的，它们的含碳量为，Fe3C主要性能特点是，A共析反应后的生成物称为。

2问答
1如图4-1所示为Ni-Al相图
填出相图中各相区的平衡相；
指出图中的稳定化合物和不稳定化合物；
写出图中存在的恒温反应，指明反应类型；
指出含Ni30%(重量)的合金在平衡冷却时的相变过程，计算室温下的相组成与组织组成，并计算出其中组织组成物的百分数。
试说明含Ni89%（重量）的Ni-Al合金其平衡凝固与非平衡凝固后的显微组织的不同。
设X合金平衡凝固完毕时的组织为（Al）初晶+(+)共晶，其中初晶占80%，则此合金中Ni组元的含量是多少？
绘出1500e时Al-Ni合金系的自由能—成分曲线示意图。

图4-1图4-2
2根据Cu-Sn相图（图4-2），Cu为fcc结构。回答下列问题：
1）相为何种晶体结构？
2）计算212℃时Cu-90%Sn合金在TE温度时（共晶反应前）的平衡分配系数。
3）Cu-13.47%Sn合金在正常条件下凝固后，相的晶界上出现少量相，其原因何在？如何消除相？
4）分析Cu-70%Sn合金平衡凝固过程，并计算共晶反应刚完毕时相组成物和组织组成物的相对含量。
5）画出Cu-Sn系合金在450℃时各相自由能---成分曲线示意图。

图4-3图4-4

3如图4-3为Mg-Y相图
1）填相区组成，写出相图上等温反应及Y=5%wt时的合金K在室温时的平衡组织。
2）已知Mg为hcp结构，试计算Mg晶胞的致密度；
3）指出提高合金K强度的可能方法
4）简述图中Y=10%wt之合金可能的强化方法。

4试说明纯Al和铝－铜单相固溶体结晶的异同。

5根据4-4的铁碳亚稳平衡相图回答下列问题：
写出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金。
指出此二元系中比较适合做变形合金和铸造合金的成分范围。
如何提高压力加工合金的强度。
标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。
分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量，
分析Fe-1%C合金在亚稳冷却转变和淬火冷却转变后组织的差异。
根据Fe-Fe3C状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织（填入表中）
含碳量温度显微组织温度显微组织0.4770℃停留一段时间P+F900℃A+F0.77680℃P刚达到770℃A1.0700℃P+Fe3CⅡ刚达到770℃A+Fe3C画出1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图。

图4-5图4-6
6：A为金属元素，B为非金属元素，形成二元相图如图4-5：
1）画出Ⅱ合金平衡冷却曲线以及平衡结晶后组织示意图，计算其室温下相组成物及组织组成物相对含量。
2）试分析不同冷却速度对下图中Ⅰ合金凝固后显微组织的影响。
3）Ⅰ合金在工业条件冷凝后如对合金进行扩散退火，应如何确定退火温度。

7：简述典型金属凝固时，固/液界面的微观结构，长大机制，晶体在正温度梯度下、负温度梯度下成长时固/液界面的形态。

8：根据Pb-Bi相图（图4－6）回答下列问题：
把空相区填上相的名称。
设X合金平衡凝固完毕时的相组成物为和(Bi)，其中相占80%，则X合金中Bi组元的含量是多少？
设Y合金平衡凝固完毕时的组织为(Bi)初晶+[+（Bi）]共晶，且初晶与共晶的百分含量相等，则此合金中Pb组元的含量是多少？
Pb-30%Bi合金非平衡