材料科学课件：第五、六章作业解答.pptx

1、第五、六章作业解答第五、六章作业解答第五章第五章 相图相图p2293、(1)间隙化合物与间隙固溶体有何根本区别？（间隙化合物与间隙固溶体有何根本区别？（2）下列中间相各属什么类）下列中间相各属什么类型？指出其特点和主要控制因素型？指出其特点和主要控制因素解答：解答： 1）间隙化合物中的金属组元大多与自身原来的结构类型不同，而间隙固溶）间隙化合物中的金属组元大多与自身原来的结构类型不同，而间隙固溶体中的金属组元仍保持着自身的晶体结构。体中的金属组元仍保持着自身的晶体结构。2）MnS、Mg2Si、SiC为正常价化合物，这类结构以离子键离子键或共价键共价键为主 ，价键类型与元素间的电负性差大小有关；

2、 Cu5Zn8为电子化合物，为复杂立方结构，主要控制因素化合物的电子浓度； Fe3C、Fe4N、WC、Cr23C6为间隙化合物，可以为典型的金属晶体结构（间隙相），非金属原子处于这些结构的间隙中；也可以结构复杂，例如Cr23C6，为复杂立方，主要控制因素是非金属原子半径与过渡族金属原子半径之比，rx/rM0.59时为典型金属结构，反之则为复杂结构。5、解答、解答1）因为液态和固态时两金属均可无限固溶，所以相图应为匀晶相图）因为液态和固态时两金属均可无限固溶，所以相图应为匀晶相图wBi(%) 50520400271.5630.7801336SbBi液相线固相线固-液二相区液相区固相区2）60wS

3、b=40%时，开始结晶温度时，开始结晶温度约为：约为：480度；度；结晶终了温度约为：结晶终了温度约为：360度。度。平衡相成分为平衡相成分为：固相：固相：36%Bi+64%Sb液相：液相：82%Bi+18%Sb根据杠杆规则：根据杠杆规则：6536606080LSwwWs=45.5%; WL=54.5 %铋（熔点为271.5oC）和Sb（熔点为630.7oC ）在液态和固态时均能彼此无限互溶，Wbi=50%的合金在520oC时开始结晶出成分为Wsb=87%的固相。Wbi=80%的合金在400oC时开始结晶出成分为Wsb=64%的固相，根据上述条件：（1）绘出Bi-Sb相图，标出各线和各相区的名

4、称；（2）从相图上确定含锑量为Wb=40%的合金开始和终了结晶温度，并求出它在400oC时的平衡相成分和相对量。6、解答：设共晶点解答：设共晶点e成分为成分为E；共晶线左端点；共晶线左端点m成分为成分为M，右，右端点端点n成分为成分为N，则据题意和杠杆规则有：，则据题意和杠杆规则有：(E-0.25)/(E-M)=0.7333;(E-0.5)/(E-M)=0.4;(N-E)/(N-M)=(0.5-0.4)/0.6E=0.8=80%;M=0.05=5%N=0.95=95%又知组元又知组元A、B的熔点分别为的熔点分别为1000和和700 oC,共晶温度为共晶温度为500 oC，则此共晶相图为：则此共

5、晶相图为：100050058095温度 /oCABwB /%0emn70010、计算、计算WC=3%的铁的铁-碳合金室温下莱氏体的相对量；组织中珠光体的相对量；组碳合金室温下莱氏体的相对量；组织中珠光体的相对量；组织中共析渗碳体的相对量织中共析渗碳体的相对量解答：解答：%4 .13%10077. 069. 677. 011. 211. 23 . 40 . 33 . 4%46%10077. 069. 611. 269. 611. 23 . 40 . 33 . 4%6 .40%10011. 23 . 411. 20 . 33 dIICFePLWWW【Ld=P+Fe3CII+Fe3C共晶】【P=+F

6、e3C】第六章 凝固P275 7、87. (由相图解决实际问题）解答：由相图解决实际问题）解答：1)Cu-10Sn合金的疏松倾向较严重。因为：合金的疏松倾向较严重。因为：Cu-30Zn合金的凝固范围只有合金的凝固范围只有30oC，而，而Cu-10Sn合金的则高达合金的则高达190oC，导致成分过冷区很大，树枝晶很长，枝晶间隙液体凝固时，导致成分过冷区很大，树枝晶很长，枝晶间隙液体凝固时往往得不到液体的补缩，疏松倾向很大；往往得不到液体的补缩，疏松倾向很大；2）Cu-10Sn合金含有第二相的可能大，因为合金含有第二相的可能大，因为Cu-10Sn合金从合金从300oC冷却到室温时处于一冷却到室温时

7、处于一个两相区，会产生分相，出现第二相；而个两相区，会产生分相，出现第二相；而Cu-30Zn固相合金冷却时则始终处于一单相固相合金冷却时则始终处于一单相区。区。3） Cu-10Sn合金的反偏析倾向大，因为其容易形成枝晶，凝固时因体积收缩迫使富合金的反偏析倾向大，因为其容易形成枝晶，凝固时因体积收缩迫使富含溶质的液体回流到枝干间隙含溶质的液体回流到枝干间隙,造成反偏析。造成反偏析。8. 成分过冷问题成分过冷问题理论上理论上，通过控制成分过冷区域大小可以控制固溶体合金的晶体生长形态：当成分过，通过控制成分过冷区域大小可以控制固溶体合金的晶体生长形态：当成分过冷区大时，晶体的树枝状生长能得到完善的发

8、展；当成分过冷区较小，即液体中的实冷区大时，晶体的树枝状生长能得到完善的发展；当成分过冷区较小，即液体中的实际温度梯度稍低于临界温度梯度，生长的晶体表面前沿只能稍稍突向伸展与液体中，际温度梯度稍低于临界温度梯度，生长的晶体表面前沿只能稍稍突向伸展与液体中，小的成分过冷区限制了它的生长，不能形成树枝状，而是形成胞状晶；小的成分过冷区限制了它的生长，不能形成树枝状，而是形成胞状晶；实际意义实际意义：直接影响到钢锭、铸件和焊件的结构，也影响到合金的铸造性能，包括流：直接影响到钢锭、铸件和焊件的结构，也影响到合金的铸造性能，包括流动性、形成缩孔和输送的倾向、偏析、热裂等。动性、形成缩孔和输送的倾向、偏析、热裂等。