三元合金相图习题.doc

三元合金相图

一、填空
1. 三元相图等温截面的三相区都是___________________形。
2. 图1是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是_____________________。

图1

3. 图2是三元系某变温截面的一部分，其中水平线代表________________反应，反应式为______________________ 。

图2图3

4．图3是某三元系变温截面的一部分，合金凝固时，L+M＋C将发生_________________反应。

图3

5. 三元相图的成分用__________________________表示。
6. 四相平衡共晶反应的表达式__________________________。
7. .图6是A-B-C三元共晶相图的投影图，在常温下：
合金I的组织是______________________________________
合金II的组织是_______________________________________
合金III的组织是______________________________________

图4

8． 三元相图有如下几类投影图(1)_____________________________(2)________________________________(3)__________________________(4)________________________________。
9. 三元系中两个不同成分合金，合成一个新合金时，则这三个合金成分点____________________________。
10. 四相平衡包共晶反应式为__________________________。
11. 三元相图垂直截面可用于分析__________________________________。
12. 三元系三条单变量线相交于__________，就代表一个__________________，并可根据单变量线箭头_____________判断__________________。

二、选择
1． 图5是某三元系变温截面的一部分，a图中合金凝固时，L+a+ b三相区将发生_____反应，b图中L+a+ b三相区将发生_____反应。
A L+a®b B L+b®a C L®a+b

图5

2． 根据三元相图的垂直截面图________________
A 可以分析相成分的变化规律 B可以分析合金的凝固过程
C 可以用杠杆定则计算各相相对量
3． 图6为A-B-C三元系成分三角形，则合金H中A组元的含量为_____________。
A 70% B 65% C 50%

图6

4. 图6中合金F的成分为________________
A 60%A，35%B，5%C B 30%A，40%B，30%C C 50%A，45%B，5%C
5. 图7为三元包晶投影图
则合金1三元包晶反应后，_____________相消失。
A L B a C b D L和b
合金2三元包晶反应后____________相消失。
A L B a C b D L和b
合金3三元包晶反应后__________相消失。
A L和a B L和b C L和g D a和b

合金3四相平衡反应后_______相消失。
A L B a C b D L和a E b和g
合金1四相平衡反应后______相消失。
A L B a C b D L和a E b和g

1

2

3

图7

6. 某三元系的四相平衡反应水平面如图8所示，其反应式为__________。
A L+a+b®g B L+a®b+g C L®a+b+g

图8

三、 判断
1. 三元相图中，由三条单变量线的走向可判断四相反应的类型。（ ）
2. 三元系三相平衡时自由度为零。（ ）
3. 三元系变温截面上也可应用杠杆定则确定各相相对含量。（ ）
4. 三元相图仅根据液相面投影图就可以判断合金系凝固过程中所有相平衡关系。（ ）
5. 在三元相图中，只有单折溶解度曲面或双折溶解度曲面投影内的合金才有一个次晶或二个次晶析出。（ ）
6. 图9是某三元系液相面投影图，图中的三条单变量线，其交点代表三元包晶反应（ ），反应式为L+a+g®b( )，离开交点的两单变量线是二元共晶反应时液相的成分变化线。（ ）
图9
7. 三元系固相面等温线投影图可用于确定合金开始凝固的温度。（ ）
8. 三元相图中四相反应类型由与之相连接的四个三相反应类型决定。（ ）
9. 三元系中三相区等温截面都是一个共轭三角形，并且其顶角与单相区相接。（ ）
10. 在等温截面两相区内只要合金成分一定，其平衡两相相对含量可用直线定律确定。（ ）

四、 解释
成分三角形，重心法则，单变量线，等温截面，垂直截面，固溶度面投影图，综合投影图
四相平衡共晶反应，四相平衡包晶转变

五、问答
1. 图10为Al-Fe-Cu系的液相面投影图；写出单变量线的三相平衡反应式和四相平衡反应式。

图10

2. 根据1000℃等温截面图11，计算其中α+γ+C1三相区各相的相对百分含量。

图11 富Fe的Fe-Si-C三元相图1000℃等温截面图

3. 根据3.5%Si变温截面图12写出含1%C的Fe-C-Si三元合金在冷却时的相变过程和1100℃时的组织。

图12 含1%C的Fe-C-Si三元合金的变温截面图

4. 图13为Cu-Zn-Al系室温下的等温截面和2%Al的垂直截面图，回答下列问题：
1）在图中标出X合金（Cu-30%Zn-10%Al）的成分点。2）计算Cu-20%Zn-8%Al和 Cu-25%Zn-6%Al 合金中各相的百分含量。3）Y
分析图中Y合金的凝固过程。

图13

5. 如图14是A-B-C三元系合金凝固时各相区的界面投影图；
1）写出p’P’，E1P’和P’E2单变量线的三相平衡反应式，并在反应式各相的右下角标出相成分的变化。
2）写出图中的四相平衡反应式。
3）说明O合金从液相到凝固完毕时所发生的相变。

图14 A-B-C三元系合金凝固时各相区的界面投影图

6. Al-Cu-Mg系510℃和508℃的等温截面如图15所示。
1）将图中的白相区（1区除外）填上相的名称。
2）在图中标出合金Al-20%Cu-12%Mg的成分点，并写出相组成物。
3）计算出X合金中各相的百分数。
X

图15 Al-Cu-Mg系510℃和508℃的等温截面

7. 图16为Fe-W-C三元系的液相面投影图。
1）写出e1→1085℃，P1→1335℃，P2→1380℃单变量线的三相平衡反应和1700℃，1200℃，1085℃的四相平衡反应式。2）由图分析不同W含量对Fe-C相图共析的影响。3）I，II，III三个合金结晶过程及室温组织，选择一个合金成分其组织只有三元共晶。

图16 Fe-W-C三元系的液相面投影图

8. 已知三组元A,B,C在液态完全互溶，在固态部分互溶，不形成任何化合物，其投影图、通过成分三角形A顶角的变温截面如图17所示，其中E1E,E2E,E3E为液相面交线的投影。
1）合金１在常温下的组织组成物
2）用数学式表达出合金3在常温下相组成物的百分含量。
3）画出3和5合金冷却曲线，并标明其转变，5合金从液相到室温的相变过程（要写出有关反应式），画出其室温组织示意图（可不画次晶），并标明组织组成物。
4）如果要在该三元系中选择一个加工性好，可热处理的合金，应选在哪些区域合适。
5）若a，b，g 均可成分强化相，分析合金１，２，３，5合金在热处理中的强化效果的顺序，图中1，2。
6）5合金在常温下凝固后，哪个合金室温强度最高，哪个合金容易过烧？

图17

9. 图18是V-Al-Ti三元相图在800℃的等温截面。
1）把各空白相区填上相的名称。2）在图中标出V-20%Al-30%Ti合金的成分点。

图18 V-Al-Ti三元相图在800℃的等温截面

10. 图19为1%Sn的Cu-Zn-Sn合金变温截面图。
1）含Cu%=63% 的合金，在895℃时的组织为____________；400℃ 时合金的组织为__________________。
2）如该成分合金在室温加工时想得到单相组织，应如何处理？

图19

11. 如图20为Fe-Cr-C系含13%Cr的变温截面
1）大致估计2Cr13不锈钢的淬火加热温度（不锈钢含碳量０.２％）
2）指出Cr12模具钢平衡凝固时的凝固过程和室温下的平衡组织（Cr12钢含碳量2%）
3）写出（１）区的三相反应及７９５℃ 时的四相平衡反应式。

图20 Fe-Cr-C系含13%Cr的变温截面

12. Al-Cu-Fe三元系的液相面投影图。如图21所示，写出其中e1®620℃ ，e2®620℃ ，e2®622℃和e3®548℃ 等单变量线的三相平衡反应式和各四相平衡反应式。

图21 Al-Cu-Fe三元系的液相面投影图

13. 如图22为固态有限溶解的三元共晶相图中平行AB边的OP变温截面，试分析图中合金X6、X7的平衡结晶过程，画出合金的冷却曲线，并在曲线旁边注明各温度区间发生的相变。

图22 固态有限溶解的三元共晶相图中平行AB边的OP变温截面

14. 如图23所示，固态有限溶解的三元共晶相图的浓度三角形上的投影图，试分析IV区及VI区中合金之凝固过程。写出这个三元相图中四相反应式，计算E点合金相组成百分数。

图23固态有限溶解的三元共晶相图的浓度三角形上的投影图

15． 按图24的相图分析：
1）合金1，2，3，4平衡结晶后组织。2）分析合金4在包晶温度上、下结晶异同。
3）分析非平衡结晶时，1，2，3，4合金组织有何变化？

图24

16．分析Al-Cu-Mg三元相图，如图25。
1）写出相图中四相平衡反应式。
2）写出LY11，LY2, LY12合金在500℃和20℃ 相组成及组织组成物。（LY11成分Al3.8`4.8Cu0.4~0.8Mg，LY2 成分Al2.6`3.2Cu2.0~2.4Mg， LY12成分Al3.8`4.9Cu1.2~1.8Mg）
3）LY11, LY2合金淬火加热温度最高不超过多少度。

图25

17． 如图26的三元相图：1）写出这个三元系的四相平衡反应式。2）这个三元系有几个初晶面。3）指出该三元中熔点最低的合金成分点，分析1，2，3，4合金结晶过程；要配制一个初晶为α，具有三元共晶而无二元共晶且α/三元共晶=0.5的合金，请在相图上标出该合金的成分点；计算室温下三元共晶E中各相重量百分数。

图26

18．从不同含Si量的四个Fe-Si-C纵截面（图27），分析Si由2.3%到7.9%对含碳量为1%的合金结晶过程，结晶温度区间及1100℃时相组成的影响？如果希望在1100℃ 得到全部g 相，其碳和硅含量应如何控制？

图27

19. Al-Mg-Si三元系靠Al角的固溶度面投影图如图28。
1）图中标出Al-1.0%Mg-0.4%Si合金的成分点。
2）写出X合金在550℃，500℃，400℃和200℃时的相成分物。
3) 上述X合金可采用何种热处理方法来提高强度？并简要说明其原因。

图28

20. 已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80％A、10％B、10％C的O合金在冷却过程中将进行二元共晶反应和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时，该合金液相成分(a点)为60％A、20％B、20％C，而三元共晶反应开始时的液相成分(E点)为50%  A、10%B、40%C。(见下图)
   (a) 试计算A初%、(A+B)%和(A+B+C)%的相对量。
   (b)写出图中I和P合金的室温平衡组织。