3-12 假定需要用W Zn=30%的Cu-Zn合金和W Sn=10%的Cu-Sn合金制造尺寸、形

状相同的铸件，参照Cu-Zn合金和Cu-Sn合金的二元相图（如图），回答下述问题：

1）那种合金的流动性好

2）那种合金形成缩松的倾向大 3）那种合金的热裂倾向大 4）那种合金的偏析倾向大 答：

1）W Zn=30%的Cu-Zn的流动性要好。

因为固溶体合金的流动性与合金相图中液相线和固相线的水平距离和垂直距离有关，即与结晶的成分间隔和温度间隔有关。成分间隔越大，固液界面越容易产

生较宽的成分过冷区域，造成固液界面前沿的液体树枝状形核，形成较宽的固液两相混合区，这些树枝晶体阻碍了金属液的流动；当温度间隔大时，则会给树枝晶的长大提供更多的时间，使枝晶发达彼此交错，进一步降低了金属液的流动性。 所以，由相图可以明显看出W Zn=30%的Cu-Zn的成分间隔和温度间隔要小，流动性要好。

2）W Sn=10%的Cu-Sn形成缩松的倾向大。

因为W Sn=10%的Cu-Sn的结晶成分间隔和温度间隔大，结晶时树枝晶发达，金属液被枝晶分割严重，这些被分隔开的枝晶间的液体，在继续凝固时得不到液体的补充，容易形成分散缩孔（缩松）。 3）W Sn=10%的Cu-Sn热裂倾向大。

因为W Sn=10%的Cu-Sn的结晶成分间隔和温度间隔大，使固溶体合金晶粒间存在一定量液相的状态保持较长时间，此时的合金强度很低，在已结晶固相不均匀收缩应力的作用下，有可能引起铸件内部裂纹（热裂）。 4）W Sn=10%的Cu-Sn偏析倾向大

因为W Sn=10%的Cu-Sn的成分间隔和温度间隔大，使溶质平衡分配系数K0越小，且由相图可见K0是小于1的，所以K0越小，则先结晶出的固相与母相的成分偏差越大，即偏析倾向越大，而且温度间隔大也就是结晶的温度范围较宽时，给树枝晶的长大提供了更多的时间，进一步增大了偏析的倾向。

第四章 铁碳合金

4-1 分析Wc=%，Wc=%，Wc=%，的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物及组织组成物的含量。 答：

1、 Wc=%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算 转变过程：

1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金中按匀晶转变析出δ铁素体，L≒δ，组织为液相+δ铁素体

2）液态合金冷却至包晶温点（1495℃），液相合金和δ铁素体发生包晶转变，形成奥氏体γ，L+δ≒γ，由于Wc=%高于包晶点%，因此组织为奥氏体加部分液相。

3）继续冷却，部分液相发生匀晶转变析出奥氏体γ，直至消耗完所有液相，全部转变为奥氏体组织。

4）当合金冷却至与铁素体先共析线相交时，从奥氏体中析出先共析铁素体α，组织为奥氏体+先共析铁素体

5）当合金冷却至共析温度时，奥氏体碳含量沿铁素体先共析线变化至共析点碳含量，发生共析转变γ≒α+Fe3C，此时组织为先共析铁素体+珠光体

6）继续冷却，先共析铁素体和珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但数量很少，可忽略不计。所以室温下的组织为：先共析铁素体+珠光体。

组织含量计算：

组织含量计算：Wα（先）=（）/（）×100%≈%，

Wp=1- Wα（先）≈%

相含量计算：Wα=（）/（）×100%≈%，

W Fe3C= 1- Wα≈%

2、 Wc=%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算 转变过程：

1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金处按匀晶转变析出奥氏体，L≒γ，组织为液相+奥氏体。

2）继续冷却，直至消耗完所有液相，全部转变为奥氏体组织。

4）当合金冷却至与铁素体先共析线相交时，从奥氏体中析出先共析铁素体α，组织为奥氏体+先共析铁素体

5）当合金冷却至共析温度（727℃）时，奥氏体碳含量沿铁素体先共析线变化至共析点，发生共析转变γ≒α+Fe3C，此时组织为先共析铁素体+珠光体 6）珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但数量很少，可忽略不计。所以室温下的组织为：先共析二次渗碳体+珠光体 组织含量计算：

组织含量计算：Wα（先））=（）/（）×100%≈%，

Wp=1- Wα（先）≈%

相含量计算：Wα=（）/（）×100%≈%，

W Fe3C= 1- Wα≈%

3、 Wc=%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算 转变过程：

1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金处按匀晶转变析出奥氏体，L≒γ，组织为液相+奥氏体。

2）继续冷却，直至消耗完所有液相，全部转变为奥氏体组织。

3）当合金冷却至与渗碳体先共析线（碳在奥氏体中的溶解度曲线）相交时，从奥氏体中析出先共析二次渗碳体，组织为奥氏体+先共析二次渗碳体

4）当温度冷却至共析温度（727℃）时，奥氏体碳含量沿溶解度曲线变化至共析点碳含量，发生共析转变γ≒α+Fe3C，组织为珠光体+先共析二次渗碳体 5）珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但数量很少，可忽略不计。所以室温下的组织为：先共析二次渗碳体+珠光体 组织含量计算：

组织含量计算：W Fe3C（先）=（）/（）×100%≈%，

Wp=1- W Fe3C（先）≈%

相含量计算：Wα=（）/（）×100%≈%，

W Fe3C= 1- Wα≈%

4-2 分析Wc=%，Wc=%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物。 答：

1、Wc=%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算 转变过程：

1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金中按匀晶转变析出奥氏体，L≒γ，组织为液相合金+奥氏体。

2）当合金温度冷却至共晶温度（1127℃）时，液相合金中的含碳量变化至共晶点，液相合金发生共晶转变L≒γ+Fe3C，组织为共晶莱氏体Ld+奥氏体。 3）温度继续降低，匀晶奥氏体和莱氏体中的奥氏体将析出二次渗碳体。所以组织为：奥氏体+莱氏体+二次渗碳体。 4）当温度降低至共析温度（727℃），奥氏体中的碳含量变化值共析点，发生共析转变形成珠光体，γ≒α+Fe3C，组织为珠光体（低温莱氏体L’d）+二次渗碳体。

5）继续冷却，珠光体中的铁素体将会析出按此渗碳，但数量很少，可以忽略不计。所以室温下的组织为：珠光体（低温莱氏体L’d）+渗碳体（二次渗碳体+共晶渗碳体）。 组织含量计算：

组织含量计算：W Fe3CⅡ={（）/（）}×

{（）/（）}×100% ≈%

W Fe3C（共）={（）/（）}×

{（）/（）}×100% ≈%

WL’d=1- W Fe3C（共）-W Fe3CⅡ=≈%

相含量计算： Wα={（）/（）}×WL’d ×100%

≈%，

W Fe3C= 1- Wα≈%

2、Wc=%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算 转变过程：

1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金中按匀晶转变析出粗大的渗碳体，称为一次渗碳体，L≒Fe3CⅠ，组织为液相合金+ Fe3CⅠ。

2）当合金温度冷却至共晶温度（1127℃）时，液相合金中的含碳量变化至共晶点，液相合金发生共晶转变L≒γ+Fe3C，组织为共晶莱氏体Ld+ Fe3CⅠ。 3）温度继续降低， 共晶莱氏体中的奥氏体将析出二次渗碳体，组织为：莱氏体+ 一次渗碳体+二次渗碳体。 4）当温度降低至共析温度（727℃），共晶莱氏体中奥氏体中的碳含量变化至共析点，发生共析转变形成珠光体，γ≒α+Fe3C，此时组织为：珠光体（低温莱氏体L’d）+ 一次渗碳体+二次渗碳体。

5）继续冷却，珠光体中的铁素体将会析出三次渗碳体，但数量很少，可以忽略不计。所以室温下的组织为：珠光体（低温莱氏体L’d）+ 渗碳体（一次渗碳体+二次渗碳体+共晶渗碳体）。 组织含量计算：

组织含量计算：WL’d={（）/（）}×

{（）/（）}×100% ≈%

W Fe3C =1- WL’d≈%