第五章 相平衡与相图

一、填空题

1. 组元是组成材料最基本的、独立存在的物质，组元一般是化学元素或化合物 。 2. 相是 系统中成分、结构相同，性能一致的均匀组成部分，不同相之间有界面分开，相界处物质的性能发生突变。相平衡是指各相的 化学热力学平衡。 3. 组织是 由各种不同形貌及含量的相或组元所构成的微观图像。 。 平衡凝固是指 极其缓慢 冷却条件下的凝固。 4. 在二元系合金相图中，杠杆法则只能用于 两 相区。

5. 根据渗碳体的形状，钢中珠光体分为 片状珠光体 和 球状珠光体 两种。 6. 根据含碳量，钢分类为 亚共析钢 、 共析钢 和 过共析 钢。随着碳含量的增加，钢的硬度和塑性的变化规律是 硬度提高，塑性下降 。

7. 在三元系浓度三角形中，凡成分位于 过一顶点直线 上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量之比相等。平行于一边的任一直线上的合金，其成分共性为 含这个边对应顶点的组元含量均相等 。

8. 根据三元相图的垂直截面图，可以分析 合金的凝固过程 。

9. 根据三元相图的水平（等温）截面图，可以 用杠杆法则计算各相的相对量。 10. 二元合金相图三相平衡转变的类型主要有 共晶（析）反应和 包晶（析）反应 。三元合金相图四相平衡转变的类型主要有 共晶反应 ， 包共晶反应 和 包晶反应 。 二、改错题

1. 指出下列相图中的错误，说明原因并加以改正，画出正确的相图。

2. （5-6） 指出相图中的错误，说明理由并改正。

三、分析计算

1. 下图为A-B固溶体合金的相图，试根据相图确定：

(a) 成分为ω(B)=40%的合金首先凝固出来的固溶体成分； (b) 若首先凝固出来的固溶体成分含60%B，合金的成分为多少？ (c) 成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；

(d ) 合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？ 解： (a)~83%。 （b）~17%。 （c ）~27%。 （d）L%?80?5080?40?75% ，

S%?1?0.7?52 5%2. （5-3） 画出Pb-Sn相图，标出各相区存在的组织，指出组织中含βⅡ最多和最少的合金成分，指出共晶体最多和最少的合金成分。 解：含βII最多的成分为C点， 最少为f点。

共晶体最多的成分点为e点， 最少为c点以左，d点以右。

3. 根据Pb-Sn相图，说明ω(Sn)=30%的Pb-Sn合金在下列温度时，其组织中存在哪些相，并求相的相对含量。（1）高于300℃；（2）刚冷至183℃，共晶转变尚未开始；（3）在183℃共晶转变完毕；（4）冷到室温。 解:如图，对于w（Sn）=30%的铅锡合金，平衡凝固沿着红线 (1)高于300度，为液相

(2)刚冷至183度，只有液相和α相液相的质量分数为mL 由杠杆定律液相的质量分数mL为：

mL?30?1961.92?19?25.6%

mS?1?mL?74.4%

(3)共晶结束进入两相区，只有α和β相 由杠杆定律：

h

m??97.5?3097.5?19?86.0%

m??1?0.86?14%（4）冷到室温，只有α和β相 由杠杆定律：

m??hgfg，m??1?m?

4. （5-7） 画出简易的铁碳相图，（1）指出PSK、ECF各点成分、各线的反应特征及反应式；（2）标出各相区的相组成物；（3）标出各相区的组织组成物。