4-5 为了区分两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A、B两块试样，加热至850℃保温后以极慢的速度冷却至室温，观察金相组织，结果如下：

A试样的先共析铁素体面积为41.6%，珠光体的面积为58.4%。 B试样的二次渗碳体的面积为7.3%，珠光体的面积为92.7%。

设铁素体和渗碳体的密度相同，铁素体中的含碳量为零，试求A、B两种碳钢含碳量。 答：

对于A试样：设A含碳量为X%，由题述知先共析铁素体含量为41.6%可以得到 41.6%={（0.77-X）/0.77-0.0218}×100%，得出X≈0.45，所以A中含碳量为0.45%。 对于A试样：设B含碳量为Y%，由题述知二次渗碳体含量为7.3%可以得到 7.3%={（Y-0.77）/(6.69-0.77)} ×100%，得出Y≈1.2，所以B中含碳量为1.2%。

4-6 利用铁碳相图说明铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系。

答：

成分和组织之间的关系：

从相组成的角度，不论成分如何变化，铁碳合金在室温下的平衡组织都是由铁素体和渗碳体两相组成。

当碳含量为零，铁碳合金全部由铁素体组成，随着碳含量的增加铁素体的含量呈直线下降，直到碳含量为6.69%时，铁素体含量为零，渗碳体含量则由零增至100%。

含碳量的变化还会引起组织的变化。随着成分的变化，将会引起不同性质的结晶和相变过程，从而得到不同的组织。随着含碳量的增加，铁碳合金的组织变化顺序为： F→F+P→P→P+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ+L’d→L’d→L’d+ Fe3CⅠ (F代表铁素体，P代表珠光体，L’d代表低温莱氏体)

组织和性能之间的关系：

铁素体相是软韧相、渗碳体相是硬脆相。珠光体由铁素体和渗碳体组成，渗碳体以细片状分散地分布在铁素体基体上，起强化作用，所以珠光体的强度、硬度较高，但塑性和韧性较差。

在亚共析钢中，随着含碳量增加，珠光体增多，则强度、硬度升高，而塑性和韧性下降。 在过共析钢中，随着含碳量增加，二次渗碳体含量增多，则强度、硬度升高，当碳含量增

加至接近1%时，其强度达到最高值。碳含量继续增加，二次渗碳体将会在原奥氏体晶界形成连续的网状，降低晶界的强度，使钢的脆性大大增加，韧性急剧下降。

在白口铁中，随着碳含量的增加，渗碳体的含量增多，硬度增加，铁碳合金的塑、韧性单调

下降，当组织中出现以渗碳体为基体的低温莱氏体时，塑、韧性降低至接近于零，且脆性很大，强度很低。

铁碳合金的硬度对组织组成物或组成相的形态不十分的敏感，其大小主要取决于组成相的数量和硬

度。随着碳含量增加，高硬度的渗碳体增多，铁碳合金的硬度呈直线升高。

低碳钢铁素体含量较多，塑韧性好，切削加工产生的切削热大，容易粘刀，而且切屑不易折断，

切削加工性能不好。高碳钢渗碳体含量多，硬度高，严重磨损刀具，切削加工性能不好。中碳钢，铁素体和渗碳体比例适当，硬度和塑性适中，切削加工性能好。

低碳钢铁素体含量较多，塑韧性好，可锻性好；高碳钢渗碳体含量多，硬度高，可锻性变差。

4-7 铁碳相图有哪些应用，又有哪些局限性。

答：

应用：

由铁碳相图可以计算出不同成分的铁碳合金其组成相的相对含量。 由铁碳相图还可以反映不同成分铁碳合金的结晶和相变特性。 由铁碳相图可大致判断不同成分铁碳合金的力学性能和物理性能。

由铁碳相图可大致判断不同成分铁碳合金的铸造性能、可锻性和切削加工性等工艺性能。

局限性：

铁碳相图反映的是在平衡条件下相的平衡，而不是组织的平衡。相图只能给出铁碳合金在平衡条件下相的类别、相的成分及其相对含量，并不能表示相的形状、大小和分布，即不能给出铁碳合金的组织状态。

铁碳相图给出的仅仅是平衡状态下的情况，而平衡状态只有在非常缓慢加热和冷却，或者在给定温度长期保温的情况下才能得到，与实际的生产条件不是完全的相符合。

铁碳相图只反映铁、碳二元系合金相的平衡关系，而实际生产中所使用的铁碳合金中往往加入其他元素，此时必须要考虑其他元素对相图的影响，尤其当其他元素含量较高时，相图中的平衡关系会发生重大变化，甚至完全不能适用。