第8练 铁碳合金相图应用 广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 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，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）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。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练的第8练，内容为：依据相图分析成分、组织及材料性能。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 第8练 铁碳合金相图应用 一、单项选择题 1. 含碳量为0.45%的铁碳合金在室温下属于（ ） A. 共析钢 B. 亚共析钢 C. 过共析钢 D. 亚共晶铸铁 2. 含碳量为0.45%的钢从奥氏体区缓慢冷却至室温后，主要组织为（ ） A. 莱氏体和渗碳体 B. 珠光体和渗碳体 C. 奥氏体和铁素体 D. 铁素体和珠光体 3. 如图所示保险箱，选择其合适的钢板材料（ ） A. ZGMn13 B. ZG200400 C. 45 D. 1Cr13 4. 铁碳合金相图中，含碳量约为4.3%的合金在1147℃发生的转变属于（ ） A. 共析转变 B. 共晶转变 C. 包晶转变 D. 固溶转变 5. 根据铁碳合金相图，钢与铸铁的含碳量分界值约为（ ） A. 0.77% B. 1.35% C. 2.11% D. 4.30% 二、填空题 6. 铁碳合金相图中，共析点的含碳量约为______。 7. 铁碳合金相图中，钢与铸铁的含碳量分界值约为______，共晶点的含碳量约为______。 8. 含碳量低于0.77%的钢属于______钢，其室温组织主要由______和______组成。 9. 含碳量高于0.77%且低于2.11%的钢属于______钢，缓慢冷却至室温后的组织主要由______和______组成。 三、综合应用题 10. 某机械加工厂采用含碳量为0.40%的碳钢制造传动轴。已知铁碳合金相图中，铁素体最大含碳量取0.02%，共析点含碳量取0.77%，渗碳体含碳量取6.69%。该钢材缓慢冷却至室温后，组织达到平衡。以100 kg钢材为例，回答下列问题：（1）计算该钢的室温组织中珠光体和先共析铁素体的质量分数，并计算100 kg钢材中两者的质量；再计算珠光体中铁素体和渗碳体的质量分数。（2）将该钢与含碳量为0.77%的共析钢进行比较，说明两者在室温组织及硬度、强度、塑性方面的主要差异。（3）该传动轴要求在保持一定韧性的同时提高强度和耐磨性，建议采用正火还是完全退火处理？说明选择理由。 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 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，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）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。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练的第8练，内容为：依据相图分析成分、组织及材料性能。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 第8练 铁碳合金相图应用 一、单项选择题 1. 含碳量为0.45%的铁碳合金在室温下属于（ ） A. 共析钢 B. 亚共析钢 C. 过共析钢 D. 亚共晶铸铁 【答案】B 【解析】含碳量为0.45%，低于共析成分0.77%，因此属于亚共析钢。亚共析钢在室温下的组织通常为铁素体和珠光体。 2. 含碳量为0.45%的钢从奥氏体区缓慢冷却至室温后，主要组织为（ ） A. 莱氏体和渗碳体 B. 珠光体和渗碳体 C. 奥氏体和铁素体 D. 铁素体和珠光体 【答案】D 【解析】0.45%碳钢属于亚共析钢，缓慢冷却时先析出铁素体，剩余奥氏体转变为珠光体，因此室温组织为铁素体和珠光体。珠光体和渗碳体是过共析钢缓冷后的典型组织。 3. 如图所示保险箱，选择其合适的钢板材料（ ） A. ZGMn13 B. ZG200400 C. 45 D. 1Cr13 【答案】A 【解析】ZGMn13 是一种耐磨钢，通常被称为高锰钢。它具有非常出色的加工硬化能力，在受到强烈冲击和压力时，其表面会迅速产生加工硬化现象，硬度显著提高，从而具有良好的耐磨性和抗冲击性能。保险箱需要抵抗外力的冲击、撬砸等破坏行为，ZGMn13 这种在冲击载荷下能迅速强化的特性，使其能够有效抵御外界的破坏，保护保险箱内物品的安全，所以它是制造保险箱合适的钢板材料。 ZG200 - 400 是一种铸钢，属于工程用铸钢件。 45 钢是中碳钢，具有一定的强度和韧性，经过适当的热处理后可以获得较好的综合力学性能。 1Cr13 是马氏体不锈钢，主要特点是具有良好的耐腐蚀性和一定的强度。 选择A。 4. 铁碳合金相图中，含碳量约为4.3%的合金在1147℃发生的转变属于（ ） A. 共析转变 B. 共晶转变 C. 包晶转变 D. 固溶转变 【答案】B 【解析】铁碳合金相图中，含碳量约4.3%的液态合金在1147℃发生共晶转变，生成奥氏体和渗碳体组成的莱氏体。共析转变的典型成分约为0.77%碳、温度约为727℃。 5. 根据铁碳合金相图，钢与铸铁的含碳量分界值约为（ ） A. 0.77% B. 1.35% C. 2.11% D. 4.30% 【答案】C 【解析】铁碳合金中，含碳量不超过约2.11%的合金通常称为钢，超过该值的合金通常称为铸铁。0.77%是共析成分，4.3%是共晶成分。 二、填空题 6. 铁碳合金相图中，共析点的含碳量约为______。 【答案】0.77% 【解析】铁碳合金相图中，共析点的含碳量约为0.77%，对应温度约为727℃。该成分的奥氏体冷却后转变为珠光体。 7. 铁碳合金相图中，钢与铸铁的含碳量分界值约为______，共晶点的含碳量约为______。 【答案】2.11%；4.30% 【解析】含碳量约2.11%是钢与铸铁的通常分界值，含碳量约4.30%是铁碳合金相图中的共晶成分。共晶成分的液态合金在约1147℃发生共晶转变。 8. 含碳量低于0.77%的钢属于______钢，其室温组织主要由______和______组成。 【答案】亚共析；铁素体；珠光体 【解析】含碳量低于共析成分0.77%的钢属于亚共析钢。缓慢冷却至室温时，先析出铁素体，剩余奥氏体转变为珠光体，因此组织主要由铁素体和珠光体组成。 9. 含碳量高于0.77%且低于2.11%的钢属于______钢，缓慢冷却至室温后的组织主要由______和______组成。 【答案】过共析；珠光体；二次渗碳体 【解析】含碳量高于0.77%且低于2.11%的钢属于过共析钢。缓慢冷却时先沿奥氏体晶界析出二次渗碳体，剩余奥氏体转变为珠光体，因此室温组织主要由珠光体和二次渗碳体组成。 三、综合应用题 10. 某机械加工厂采用含碳量为0.40%的碳钢制造传动轴。已知铁碳合金相图中，铁素体最大含碳量取0.02%，共析点含碳量取0.77%，渗碳体含碳量取6.69%。该钢材缓慢冷却至室温后，组织达到平衡。以100 kg钢材为例，回答下列问题：（1）计算该钢的室温组织中珠光体和先共析铁素体的质量分数，并计算100 kg钢材中两者的质量；再计算珠光体中铁素体和渗碳体的质量分数。（2）将该钢与含碳量为0.77%的共析钢进行比较，说明两者在室温组织及硬度、强度、塑性方面的主要差异。（3）该传动轴要求在保持一定韧性的同时提高强度和耐磨性，建议采用正火还是完全退火处理？说明选择理由。 【答案】（1）珠光体质量分数：，即50.67%；先共析铁素体质量分数：，即49.33%。100 kg钢材中珠光体质量为50.67 kg，先共析铁素体质量为49.33 kg。珠光体中铁素体质量分数：，即88.76%；渗碳体质量分数为11.24%。（2）0.40%碳钢的室温组织为先共析铁素体和珠光体，铁素体较多，硬度和强度低于共析钢，但塑性和韧性较好。0.77%共析钢的组织基本为珠光体，硬度和强度较高，塑性相对较差。（3）建议采用正火处理。正火冷却速度较快，可使铁素体和珠光体晶粒细化，获得较高的强度、硬度和耐磨性，同时保留一定塑性和韧性；完全退火组织较粗，强度和耐磨性相对较低。 【解析】0.40%钢为亚共析钢，室温组织为先共析铁素体和珠光体。按杠杆定律，珠光体=50.67%，先共析铁素体=49.33%；100kg中分别为50.67kg、49.33kg。珠光体含铁素体88.76%、渗碳体11.24%。与0.77%共析钢相比，本钢铁素体较多，强度、硬度较低，塑韧性较好。正火可细化组织，提高强度、硬度和耐磨性，并保持一定韧性；完全退火组织较粗。 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 学科网（北京）股份有限公司 $