9 0.0218% ， 4.3% ； P 和 Fe3C ； FCC， 间隙 ， 间隙固溶体 ， BCC ， 2.11% ； 0.77 ， 珠光体 和 渗碳体 ； 4.3% ； P+F， P+Fe3C ， Ld ， A+ Fe3C ， P+Fe3C +Fe3CII ， 液相 ， A ， F ， 6.69 ， 硬、脆 ， P 。 2 问答

1 解答： 1）见图中标注。两相区由相邻的两个单相区所构成。水平线代表三相区，见3）中的恒温反应式。

2）稳定化合物为δ、ε，不稳定化合物为β、γ。 3）1455℃，L＋δ－ε，包晶反应； 1387℃，L－ε＋Ni，共晶反应； 1135℃，L＋δ－γ，包晶反应； 855℃，L＋γ－β，包晶反应； 640℃，L－Al＋β，共晶反应；

4）Ni 30%(重量)的合金在平衡冷却时的相变过程：L－γ；855℃，L＋γ－β，包晶反应；L－β；640℃，L－Al＋β，共晶反应；

室温下相组成为Al＋β，,β=1-Al%=71.4%。

室温下组织组成为β+(Al＋β)共晶，，

共晶

，(Al＋β)

=1-β%=28.6%。

5）含Ni89%（重量）的Ni-Al合金其平衡凝固时室温组织为Ni和Ni中析出的ε，非平衡凝固后会出现非平衡共晶组织，即为Ni和少量的1387℃反应生成的L－（ε＋Ni）共晶。

6）X合金平衡凝固完毕时的组织?初晶占80%，则(?+?)共晶＝20％，设此合金中Ni组元的含量是X，

,可以求得X＝0.01%。

7）1500e 时Al-Ni合金系的自由能—成分曲线示意图如图。

2 解答： 1）?相晶体结构与Cu的结构保持一致，为fcc结构；

2）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，由于固相平均成分线相对于固相线下移，在合金凝固过程中剩余少量液相出现非平衡结晶，发生包晶反应而出现少量?相。这些少量?相可以通过均匀化退火消除。 4）Cu-70%Sn合金平衡凝固过程为L－ε，L92.4+ε（Sn），η－

38.2

—η

59.0

，L—η，L99.3—η

60.9

+

共晶反应刚完毕时相组成物为η+（Sn），组织组成物为η+（η+Sn）共晶。

相组成物的相对含量为：

和组织组成物的相对含量：－η％＝23.7％。

（η+Sn）共晶％＝1

5）合金在450℃时各相自由能---成分曲线示意图如图所示。

3 解答： 1）相区填写如图所示。相图中各等温反应如下：

935℃：L+β（Y）—ε；780℃：L+ε—δ；776℃：β（Y）—ε＋α（Y）； 635℃：L+ε—γ； 557℃：L—（Mg）＋γ。

Y=5%wt时的合金K在室温时的平衡组织为（Mg）固溶体。

2）Mg为hcp结构，因为r＝a/2，一个hcp晶胞中有6个原子，设，

则致密度为

3）提高合金K强度的可能方法有细化晶粒，加工硬化。

4）Y=10%wt之合金可能的强化方法有细化晶粒，加工硬化和固溶时效。

4 解答： 相同点：均需要形核与长大，形核要满足一定热力学条件，形成一定临界晶核半径，即需要能量起伏和结构起伏。

不同点：固溶体合金形核除需要能量起伏和结构起伏外，还需要成分起伏，非平衡结晶时产生偏析，一般会产生成分过冷，凝固过程是在一个温度区间进行，而纯金属凝固在等温进行。

5 解答： 1）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的合金成分分别为含碳量2.11%，0.77%，4.3%。

2）二元系中比较适合做变形合金和合金为单相固溶体，适合作为铸造合金的成分范围为含有较多共晶体的合金。故在含碳量小于2.11%的合金可以经过加热得到单相合金适合作为变形合金，含碳量大于4.3％的合金有共晶反应适合作为铸造合金。

3）提高压力加工合金的强度的方法主要有加工硬化，合金元素固溶产生的固溶强化，细化晶粒强化，热处理强化，第二相强化，弥散质点的弥散强化。 4）平衡反应的成分及温度，反应式为 1495℃，L0.53＋δ

0.09

－A0.17，包晶反应；

1148℃，L4.3－A2.11＋Fe3C，共晶反应；

727℃，A0.77－F0.0218+Fe3C，共析反应；

5）凝固过程：935℃：L—γ，γ—Fe3CⅡ，γ—F＋Fe3CⅡ（P） 室温下相组成为F＋Fe3CⅡ，其中

；室温下组织组成为

P＋Fe3CⅡ，其中，Fe3CⅡ％＝1－P％＝1.9%。

6）亚稳转变后组织为P＋Fe3CⅡ，淬火冷却后C在Fe中形成过饱和固溶体（马

氏体相变）。

7) 三种钢在给定温度下的显微组织如表。

8）1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图如图。

6： 解答： 1）Ⅱ合金的平衡冷却曲线和组织如图；室温下相组成物为α＋β，其中

＋β）共晶，

，β＝1－α％＝88.2%，组织组成为β＋（α

，（α＋β）共晶％＝1－β％＝25％；

2） Ⅰ合金在平衡凝固时室温组织为α＋βⅡ，工业条件冷却时出现少量非平

衡共晶组织，室温组织为α＋βⅡ＋少量（α＋β）共晶。 3） 可以根据相图估计，在共晶温度下尽可能高的温度进行退火。