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材科基复习

发布时间:2013-12-08 09:01:13  

1.分别计算莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体的含量。

解:在莱氏体中,

Fe3C共晶%=(4.3-2.11)/(6.69-2.11)*100%=47.8%

Fe3CⅡ%=[(6.69-4.3)/(6.69-2.11)]*[(2.11-0.77)/

(6.69-0.77)]*100%=11.8%

Fe3C共析%=[(6.69-4.3)/(6.69-2.11)-11.8%]*[(0.77-0.0218)/

(6.69-0.0218)]*100%=4.53%

2.计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量。

答:铁碳合金中二次渗碳体即Fe3CⅡ的最大可能含量产生在

2.11%C的铁碳合金中,因此

(Fe3CⅡ)max=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)x100%=22.64%

三次渗碳体即Fe3CⅢ的可能最大含量在0.0218%C的铁碳合金中,

因此

(Fe3CⅢ)max(0.0218-0.006)/(6.69-0.006)x100%=0.24%

3.已知奥氏体为面心立方晶格,致密度为0.74,铁素体为体心立方晶格,致密度为0.68,而c在奥氏体溶解度比铁素体大,这是为什么? 答:奥氏体比铁素体溶碳能力大,与晶体间隙尺寸有关。奥氏体为fcc,其八面体间隙大于四面体间隙,据计算,八面体间隙半径为0.0535nm, 和c原子半径0.077nm比较接近,故较大。铁素体为bcc,虽然四面体间隙大于八面体间隙,但四面体间隙的半径仍远小于c原子半径,当c 挤入四面体间隙时要同时推开四个铁原子,克服晶格畸变能较大,而bcc结构的八面体间隙是不对称的,z轴方向较窄,两个水平

方向较宽,因此c挤入时主要推开上下两个铁原子,所以bcc晶格c原子溶入八面体间隙较四面体间隙容易,故c原子在铁素体处于八面体间隙。铁素体八面体间隙半径0.01862nm,远小于c原子半径,故c在铁素体中溶解度很小。

4.(1) 温度高低对渗碳速度有何影响? (2) 渗碳应当在 r-Fe 中进行还是应当在 α-Fe 中进行? (3) 空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响?

答:1)温度高时渗碳速度加快。温度是影响扩散系数的最主要因素。随着温度的升高,扩散系数急剧增大。这是由于温度越高,则原子的振动能越大,因此借助于能量起伏而越过势垒进行迁移的原子几率越大。此外,温度升高,金属内部的空位浓度提高,这也有利于扩散。

2)应当在γ-Fe中进行。尽管碳原子在α-Fe中的扩散系数比在γ-Fe中的大,可是渗碳温度仍选在奥氏体区域。其原因一方面是由于奥氏体的溶碳能力远比铁素体大,可以获得较大的渗层深度;另一方面是考虑到温度的影响,温度提高,扩散系数也将大大增加。

3)在位错、空位等缺陷处的原子比完整晶格处的原子扩散容易得多。原子沿晶界扩散比晶内快。因此,空位密度、位错密度越大,晶粒越小,则渗碳速度越快。

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