作业三

1、何谓共晶转变、共析转变、固溶体的二次析出转变？根据Fe-Fe3C相图写出

它们的转变方程式，并说明转变产物的名称、形态及对铁碳合金力学性能的影响。

答： 合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程为共晶转变。铁碳合金的共晶转变：

L→γ（0.77%C）+Fe3CⅠ（6.67%C）

共晶转变的产物为奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称高温莱氏体，其形态为奥氏体以粒状或杆状分布在渗碳体基础上。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。

在一定温度下从同一固相母相中一起析出两种以上的固相新相，而发生的相变为共析转变。铁碳合金的共析转变：γ（0.77%C）→α（0.0218%C）+ Fe3CⅡ（6.67%C）

共析转变的产物为铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体P，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。珠光体的力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好。

（

σ

b=770MPa,180HBS,

δ

=20%~35%,AKU=24~32J)。

因温度下降，固溶体溶解度下降，析出第二相称为二次析出转变。例如从奥氏体A中析出的Fe3CⅡ称为二次渗碳体。二次渗碳体在降温时因含碳量变化从奥氏体中而沿晶界析出的，多在过共析钢中出现，一般都是呈网状，由于对性能的影

响不利，强度下降，塑性、韧性较差。常可通过正火来打断二次渗碳体网，以改善性能。

注意：从奥氏体A中析出的Fe3CⅡ称为二次渗碳体和共析反应生成的渗碳体都称为二次渗碳体，但它们的形态却不同，前者为网状后者为细片状，所以后者的力学性能要好于前者。

2、根据Fe-Fe3C相图，分析含碳量为0.3%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结

晶过程和室温组织。并根据Fe-Fe3C相图说明下列原因： 1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高。 2）含碳量为0.77%的钢比含碳量为1.2%的钢强度高。

答： 含碳量为0.3%的铁碳合金在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，铁素体的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳体，同样, 其析出量很少，可忽略。所以含碳0.30%的亚共析钢的室温组织为：F+P (过含碳量为0.3%的x轴点作直线从上至下与状态图交于1,2,3,4点，便于叙述)

钢中随着含碳量的增加，渗碳体的含量增加，渗碳体是硬

脆相，因此含碳量为 1.0% 的钢比含碳量为 0.5% 的钢硬度高。

因为在钢中当含碳量超过1.0%时，所析出的二次渗碳体在晶界形成连续的网络状，使钢的脆性增加，导致强度下降。因此含碳 0.77% 的钢其强度比含碳 1.2% 的钢高。

3、依Fe -C状态图分析缓慢冷却条件下45钢和T10钢的结晶过程与室温组织。

并划出各自的冷却曲线。

答：见纸质答案。