第17练 铁碳合金相图简析 浙江省（单独招生）《机械基础》（高教版·第3版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第17练，内容涵盖3-3 铁碳合金相图简析。 浙江省（单独招生考试）一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第17练 第3章 机械工程材料 第3节 铁碳合金相图简析 一、单项选择题 1. 碳在γ-Fe中形成的固溶体称为（ ） A．铁素体 B．奥氏体 C．渗碳体 D．珠光体 2. 铁碳相图中，共析点S对应的温度和含碳量分别为（ ） A．727°C、0.77% B．1148°C、2.11% C．727°C、4.3% D．1148°C、0.77% 3. 45钢在室温下的组织为（ ） A．铁素体 + 珠光体 B．珠光体 C．珠光体 + 二次渗碳体 D．铁素体 + 珠光体 + 少量渗碳体 4. 随含碳量增加，铁碳合金的力学性能变化规律为（ ） A．强度、硬度持续升高，塑性持续下降 B．强度、硬度先升后降，塑性持续下降 C．强度先升后降，硬度持续升高，塑性持续下降 D．强度、硬度、塑性均下降 5. 铁碳相图中A1线是（ ） A．液相线 B．固相线 C．共析转变线，温度727°C D．碳在奥氏体中的溶解度曲线 6. 铁素体的力学性能特点是（ ） A．强度高、硬度高、塑性低 B．塑性和韧性好，强度和硬度低 C．硬度极高，脆性大 D．强度和塑性都很高 二、判断题 7. 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，其力学性能介于两者之间 8. 含碳量越高，钢的强度就一定越高 9. 铁碳相图是制定钢的热处理工艺的重要依据 三、分析题 10. 请分析含碳量分别为0.2%、0.45%、0.77%的三种钢从高温（如900°C）缓慢冷却到室温的过程中，组织发生的变化，并比较三者的室温组织与力学性能差异。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是浙江省（单独招生考试）《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第17练，内容涵盖3-3 铁碳合金相图简析。 浙江省（单独招生考试）一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第17练 第3章 机械工程材料 第3节 铁碳合金相图简析 一、单项选择题 1. 碳在γ-Fe中形成的固溶体称为（ ） A．铁素体 B．奥氏体 C．渗碳体 D．珠光体 【答案】B 【解析】奥氏体是碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格，能溶解较多碳（最大溶解度2.11%）。铁素体是碳溶于α-Fe中形成的固溶体，体心立方晶格，溶碳量极少。 2. 铁碳相图中，共析点S对应的温度和含碳量分别为（ ） A．727°C、0.77% B．1148°C、2.11% C．727°C、4.3% D．1148°C、0.77% 【答案】A 【解析】铁碳相图中S点为共析点，温度727°C，含碳量0.77%。在该点奥氏体同时转变为铁素体和渗碳体，形成珠光体。1148°C、4.3%对应的是共晶点C。 3. 45钢在室温下的组织为（ ） A．铁素体 + 珠光体 B．珠光体 C．珠光体 + 二次渗碳体 D．铁素体 + 珠光体 + 少量渗碳体 【答案】A 【解析】45钢含碳量0.45%，属于亚共析钢（含碳量<0.77%），室温组织为铁素体和珠光体。含碳量越接近0.77%，珠光体比例越多。共析钢（0.77%C）室温组织全部为珠光体。 4. 随含碳量增加，铁碳合金的力学性能变化规律为（ ） A．强度、硬度持续升高，塑性持续下降 B．强度、硬度先升后降，塑性持续下降 C．强度先升后降，硬度持续升高，塑性持续下降 D．强度、硬度、塑性均下降 【答案】C 【解析】随含碳量增加，硬度持续升高；含碳量小于0.9%时强度随含碳量增加而提高（珠光体比例增加），含碳量超过0.9%后强度反而下降（网状渗碳体割裂基体）；塑性始终随含碳量增加而下降。 5. 铁碳相图中A1线是（ ） A．液相线 B．固相线 C．共析转变线，温度727°C D．碳在奥氏体中的溶解度曲线 【答案】C 【解析】A1线（PSK线）是共析转变线，温度727°C。冷却时奥氏体在此温度转变为珠光体（铁素体+渗碳体）。A3线是GS线（铁素体从奥氏体析出的开始线），Acm线是ES线（二次渗碳体析出线）。 6. 铁素体的力学性能特点是（ ） A．强度高、硬度高、塑性低 B．塑性和韧性好，强度和硬度低 C．硬度极高，脆性大 D．强度和塑性都很高 【答案】B 【解析】铁素体是碳溶于α-Fe的固溶体，含碳量极低，其性能接近纯铁：塑性和韧性好（伸长率可达40%~50%），但强度和硬度低。铁素体是钢中软的相。 二、判断题 7. 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，其力学性能介于两者之间 【答案】√ 【解析】珠光体是铁素体和渗碳体两相层片相间的机械混合物。铁素体软而韧，渗碳体硬而脆，珠光体的综合力学性能介于两者之间，具有良好的强度、适中的塑性和足够的硬度。 8. 含碳量越高，钢的强度就一定越高 【答案】× 【解析】含碳量在0.9%以下时，强度随含碳量增加而升高。但超过0.9%后，网状渗碳体沿晶界分布割裂基体，导致强度下降。因此不能用无限增加含碳量来提高钢的强度。 9. 铁碳相图是制定钢的热处理工艺的重要依据 【答案】√ 【解析】铁碳相图反映了不同含碳量的铁碳合金在不同温度下的组织状态，是制定退火、正火、淬火、回火等热处理工艺加热温度的基础。例如淬火加热温度需在A1或A3线以上一定温度。 三、分析题 10. 请分析含碳量分别为0.2%、0.45%、0.77%的三种钢从高温（如900°C）缓慢冷却到室温的过程中，组织发生的变化，并比较三者的室温组织与力学性能差异。 【答案】三种含碳量钢的冷却转变分析： （1）0.2%钢（亚共析钢，含碳量低） 从900°C缓冷，在A3~A1温度区间先析出铁素体，剩余奥氏体含碳量逐渐升高到0.77%，在727°C共析转变为珠光体。室温组织为铁素体（较多）+ 珠光体（较少）。铁素体比例高，塑性好、强度低，适合冷冲压、焊接等加工。 （2）0.45%钢（亚共析钢，含碳量中等） 同样先析出铁素体，但铁素体比例少于0.2%钢，珠光体比例更多。室温组织为铁素体 + 珠光体，珠光体占约55%。综合力学性能好，强度和塑性适中，适合制造轴、齿轮等受力零件。 （3）0.77%钢（共析钢） 从900°C缓冷到727°C之前全部为奥氏体，在727°C时奥氏体发生共析转变，全部转变为珠光体。室温组织为100%珠光体。强度和硬度较高，适合做弹簧钢丝、刀具等。 规律总结：含碳量从0.2%→0.45%→0.77%，珠光体比例增加，强度和硬度升高，塑性下降。 【解析】通过铁碳相图分析冷却过程中的组织转变，可以预测不同含碳量钢的室温组织和力学性能，为选材提供理论依据。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $