Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диаграмма «железо-углерод». Методические указания к домашним заданиям, контрольным работам, упражнениям по изучению фазовых превращений и по образован
.pdf
31
Задача 32. Белый чугун содержит 2,5% С. Рассчитайте количество
цементита вторичного, выделившегося В интервале температур 1100 - 970сС.
Сколько всего его может выделиться В сплаве?
Задача 33. Сплав содержит 2,5% С. После завершения кристаллизации
рассчитайте количество аустенита, выделившегося в виде свободных
кристаллов, и определите количество аустенита, принявшего участие в
эвтектической реакции.
Задача 34. Белый чугун содержит 2,9% С. Рассчитайте, какое количество
цементита растворится при нагреве от 727 до 1000°С? Вес образца 250 г.
Задача 35. Белый чугун содержит 4,0% С. Рассчитайте тепловые эффекты
при эвтектической и эвтектоидной реакциях, если тепловые эффекты этих
превращений равны соответственно 97,2 Дж и 65,9 Дж на 1 г жидкости и 1 г
перлита. Вес слитка 100 г.
Задача 36. Белый чугун содержит 4.6% С. Рассчитайте весовое
количество цементита первичного, цементита вторичного, цементита
третичного, цементита в перлите и в ледебурите. Равно ли суммарное
количество всех видов цементита весовому количеству цементитной фазы в
слитке? Общий вес слитка 1 тонна.
Задача 37. Белый чугун содержит 4,3% С. Какое количество цементита
приняло участие в эвтектоидном превращении? Рассчитайте тепловые эффекты
превращения в точках A1 и А0 на 10 кг сплава, если известны тепловые
эффекты на 1 г цементита и перлита 40,7 Дж и 65,9 Дж соответственно.
Задача 38. При температуре 900°С в структуре сплава содержится 50%
аустенита, 10% цементита вторичного и ледебурит. Рассчитайте весовое
количество фазовых и структурных составляющих в слитке весом 1 кг при
20°С.
Задача 39. Сплав содержит 2,7% С. Рассчитайте, какая весовая доля
слитка испытывает фазовые превращения В точка А0, A1 и при 1147°С, если
общий вес слитка 300 кг.
32
Задача 40. Сплав содержит 4,8% С. Рассчитайте весовое количество
№
43
44
45
46
47
48
49
50
51
%С
0,03
0,1
0,3
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,5
№
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
%С
2,14
2,4
2,5
2,7
2,9
3,25
4,3
4,8
5,1
5,8
№
62
63
64
65
66
67
68
69
70
%С
2,15
2,25
2,4
2,65
2,9
3,15
3,4
3,7
4,0 №
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
%С
4,3
4,5
4,7
4,9
5,1
5,4
5,8
6,0
6,3
6,5
цементита вторичного цементита третичного при 20°С. Какой будет тепловой
эффект при магнитном превращении каждой из этих структурных
составляющих в образце весом 1 кг, если известно, что при превращении 1 г
цементита тепловой эффект составляет 40,7 Дж.
Задача 41. Белый чугун содержит 5,3% С. Какое количество цементита
растворится при нагреве образца весом 100 г от 727 до 1050°С?
Задача 42. Сплав содержит 2,8% С. Рассчитайте весовое количество
перлита, образовавшегося по эвтектоидной реакции. Какая часть этого перлита
находится в ледебурите? Вес слитка 1 кг.
Задачи 43 - 61. Необходимо рассчитать количество феррита и цементита,
принимавших участие в эвтектоидном превращении, для заданного состава
сплава (табл. 2).
Таблица 2
Состав стали
Состав чугуна
Задачи 62 - 80. Рассчитать количество аустенита и цементита,
принимавших участие в эвтектическом превращении для заданного состава
чугуна (табл. 3).
Таблица 3
Содержание углерода в чугуне
33
Задачи 81-98. Рассчитать количество аустенита и феррита до и после
№
81
82
83
84
85
86
87
88
89
%С
0,25
0,35
0,45
0,55
0,70
1,5
2,14
2,35
2,5
№
90
91
92
93
94
95
96
97
98
%С
2,65
3,0
3,25
3,45
3,7
3,85
4,0
4,2
4,7
эвтектической и эвтектоидной реакций для сплавов, состав которых приведен в
табл. 4.
Таблица 4
Содержание углерода в сплаве
8. Определение состава сталей и белых чугунов
В задачах 99 — 109 необходимо определить содержание углерода в
сплаве по заданным фазам или структуре. При этом, если известны фазовые
составляющие, необходимо рассчитать структурные, и наоборот.
Задача 99. 20% феррита и 80% цементита.
Задача 100. 40% ледебурита превращенного и 60% смеси перлита и
цементита вторичного.
Задача 101. 12% цементита вторичного, 50% ледебурита превращенного,
остальное перлит.
Задача 102.10% цементита вторичного и 20% перлита.
Задача 103. 80%феррита, 19,8% перлита и 0,2% цементита третичного.
Задача 104. При температуре 850° С в сплаве содержится 30% цементита.
Задача 105. При температуре 850°C в сплаве содержится 60% феррита
Задача 106. При температуре 970°С в равновесии находятся
35% аустенита и 65% цементита.
Задача 107. При температуре 727°С в сплаве содержится 40% феррита и
60% цементита.
Задача 108. При 1147°С в сплаве содержится 90% цементита и аустенит.
34
Задача 109. 80% феррита и 20% цементита
№
Количественное соотношение структурных составляющих в %.
t, °С
П Л Лпр
ЦI
ЦII
Ц
III
Ф
А
110
50
0.2
49.8
600
111
80 20
20
112 20
10
70
1020
113 50
18
32
730
114
70
30
20
115 15
15
70
840
116
50 40
10
600
117 55 5 40
1070
118
20
0.2
79.8
20
119
45
55
500
120 40
10
50
900
Задачи 110-120. Определить состав сплава исходя из условий,
приведенных в табл. 5.
Задачи на расчет состава сплава по структурным составляющим
Таблица 5
В задачах 121 - 128 определите содержание углерода в сплаве и
отдельных фазах при указанных температурах, если заданы фазовые
составляющие, и определите возможную структуру при заданной и комнатной
температурах.
Задача 121. При 950°С сплав содержит 30% цементита и аустенит.
Задача 122. При 1000°С сплав содержит 70% цементита и аустенит.
Задача 123. При 768°С сплав содержит 20% феррита.
Задача 124. При 1450°С сплав содержит 40% δ - феррита.
Задача 125. При 1350° С сплав содержит 10% аустенита.
Задача 126. При 1250°С сплав содержит 40% цементита.
Задача 127. При 910°С сплав содержит З,5% графита (по массе) и
аустенит.
Задача 128. Определить состав сплава, если количество цементита втрое
больше, чем феррита.
35
9. Комплексные задачи по фазовым превращениям и
Составляющие сплава
Температура, °С
20
650
750
850
1000
1100
1200
Феррит
130
144
Цементит
131
136 133
143
Перлит
132
Цементит Ш
139
Цементит II
134
140
138
Ледебурит
129 141
Аустенит
135 137
142
Составляющие сплава
Содержание углерода в сплаве, %(масс.)
0,015
0,12
0,4
1,2
2,5
4,3
4,7
Феррит
163
154
Цементит (фаза)
156
157
148
161
Аустенит
162
153
155
147
146
158
151
Ледебурит
152
160
149
Цементит вторичный
145
159
150
структурообразованию в сталях и белых чугунах
Задачи 129 - 144. Построить графические зависимости изменения
количества фазовых или структурных составляющих в зависимости от
содержания углерода (табл. 6) при постоянной температуре.
Таблица 6
Варианты задач 129 -144
Задачи 145 - 163. Построить графические зависимости изменения
количества фазовых или структурных составляющих при изменении
температуры в сплавах постоянного состава (табл. 7).
Таблица 7
Варианты задач 145-163
Задачи 164 - 171. Построить графические зависимости изменения состава
фаз от температуры в сплавах заданного состава (табл.8).
36
Таблица 8
Фазы
Содержание углерода в сплавах, %(масс.)
0,01
0,25
0,4
1,0
4,7
Феррит
171
167
169
Аустенит
166
168
170
165
164
№ зад.
172
173
174
175
176
177
178
179
Т, °С
600
730
770
850
950
1100
1200
1400
№ зад.
Содержание углерода,
%(масс.)
Общая масса сплава, г
Условия изменения
температуры
180
0,1
100
Охлаждение
181
0,3
1000
Нагревание
182
0,5
750
Охлаждение
183
0,8
250
Нагревание
184
1.1
300
Охлаждение
185
2,14
3000
Охлаждение
186
2,7
500
Нагревание
187
3,1
200
Охлаждение
188
4,3
1000
Нагревание
189
4,5
1500
Нагревание
190
5,2
5000
Охлаждение
Варианты задач 164-171
Задачи 172 - 179. Построить графические зависимости изменения
химического состава и количественного соотношения фаз для заданной
температуры с увеличением содержания углерода от 0 до 6,67% С (табл. 9).
Таблица 9
Варианты задач 172 – 179
Задачи 180 - 190. Показать графически изменение массы феррита,
аустенита и цементита при охлаждении (нагреве) сплава, если известна общая
его масса и состав. Температура изменяется от 20°С до плавления при нагреве и
от жидкого состояния до 20°С - при охлаждении (табл. 10).
Таблица 10
Варианты задач 180 - 190
37
Задачи 191-197. Показать графически изменение состава всех фаз при
№зад.
191
192
193
194
195
196
197
Т, °С
1500
1450
1300
1000
800
700
20
увеличении содержания углерода от 0 до 6,67% для заданной температуры
(табл. 11).
Таблица 11
Варианты задач 191 – 197
Задача 198. Построить график изменения отношения количества
избыточных кристаллов феррита к количеству перлита при изменении
содержания углерода от 0 до 1,5% (температура 20°С).
Задача 199. Построить график изменения количества ледебурита при
изменении содержания углерода от 1 до 5,5%. Температура 800°C.
Задача 200. Построить график изменения количества цементита
третичного при изменении содержания углерода от 0 до 2%. Температура
650°С.
Задача 201. Построить график изменения количества цементита
вторичного при изменении содержания углерода от 0,5 до 6,0%.Температура
750°С.
Задача 202. Построить для сплава, содержащего 3,5% С, графики
зависимости массы феррита и аустенита от температуры, если масса сплава 100 г.
Задача 203. Построить для сплава, содержащего 0,4% С, графики
зависимости массы феррита и аустенита от температуры, если масса сплава
1 кг.
38
10. Задачи по анализу стабильной и метастабильной диаграмм фазового
№ зад.
204
205
206
207
208
209
210
211
212
С
своб
0,5
2,0
1,5
4,0
0,5
1.0
1,4
1,4
0,8
С
связ
1,8
1,7
1,3
1.0
2,3
4,0
4,5
3,0
2,7
равновесия «железо - углерод»
Задачи 204 - 212. Определить температуру перехода фазовых
превращений со стабильной на метастабильную систему (табл. 12).
Таблица 12
Содержание связанного и свободного углерода
Задача 213. Определить состав аустенита, находящегося в равновесии с
цементитом или графитом, при 850°С. Определить, является ли аустенит,
находящийся около графита, насыщенным раствором относительно цементита.
Рассчитайте при температуре 850°C для сплава, содержащего 2,7% С,
количество фазовых составляющих, если количество С
. - 0,7%.
своб
Задача 214. Серый чугун с ферритной основой содержит 4,3% С.
Рассчитайте, какая доля имеющегося графита растворится в феррите при
нагреве и какая его доля будет участвовать в эвтектоидном превращении.
Задача 215. Сплав является серым чугуном с ферритно-перлитной
основой и содержит 2,9% С. Рассчитайте вес фазовых составляющих при 800°С
в слитке весом 1 тонна, если С
- 0,4%.
связ
Задача 216. Серый чугун имеет в основе 40% феррита и 57% перлита (по
массе). Рассчитайте относительное количество аустенита, участвовавшего в
эвтектоидной реакции по стабильной системе.
Задача 217. Серый чугун содержит С
= 4,0% и 3,5% графита.
о6щ
Рассчитайте количество аустенита, участвующего в эвтектоидной реакции по
стабильной и метастабильной системам. Определите количество структурных и
фазовых составляющих при комнатной температуре.
39
Задача 218. Сплав содержит 3,5% углерода общего. Определите, какой
состав имел аустенит, когда графит перестал выделяться, если сплав содержит
1,3% графита по массе. Рассчитайте количество фазовых составляющих при
комнатной температуре.
Задача 219. Сплав содержит 2,5% С и является серым чугуном с
перлитной основой. Нарисуйте для него кривую охлаждения и рассчитайте
тепловые эффекты в точках Ао и А1 для образца весом 1 кг, если известны
тепловые эффекты этих превращений, равные 40,7 Дж и 65,9 Дж на 1 г
цементита и перлита соответственно.
Задача 220. В сплаве, содержащем 4,3% С, графит перестал выделяться,
когда температура достигла 920 °С. Определите тепловой эффект В точке Ао,
если известно, что при превращении 1 г цементита выделяется 40,7 Дж.
Задача 221. Сплав содержит 3.0% С. Рассчитайте фазовые составляющие
при 20 °С и 800 °C, зная, что структурными составляющими его являются
перлит и графит.
Задача 222. Сплав является серым чугуном с ферритной основой и
содержит 3,2% С. Рассчитайте количество графита, образовавшегося в нем по
эвтектической и эвтектоидной реакциям.
Задача 223. Сплав, содержащий 2,7%С, является серым чугуном с
перлитной основой. Рассчитайте весовую долю фазовых составляющих сплава
при 950 и 20 °С.
Задача 224. Сплав содержит 3,0%С. Рассчитайте, сколько было жидкости
эвтектического состава. Какая ее доля претерпела эвтектический распад в
соответствии со стабильным равновесием, если в сплаве имеется 0.6% (по
массе) графита?
Задача 225. Сплав содержит 4,5%С Рассчитайте, какая доля жидкой фазы
эвтектического состава израсходовалась на образование ледебурита, если в
сплаве он содержится в количестве 20%. На что могла израсходоваться
остальная часть эвтектической жидкости?
40
Задача 226. В сплаве, содержащем 3,8%С, 20% жидкости эвтектического
состава претерпела распад в соответствии со стабильным равновесием. Kaкова
структура чугуна при 20 °С? Рассчитайте количество фазовых составляющих.
Задача 227. Серый чугун содержит 3,2%С. При его охлаждении
эвтектоидная реакция идет частично по стабильной, а частично по
метастабильной системам. Рассчитать количество фазовых составляющих при
20 °С, если известно, что в сплаве количество перлита составляет 30%.
Задача 228. В сплаве, содержащем 2,4%С, графит выделяется до
температуры 1000 сС. Сколько выделится цементита вторичного в интервале
температур 950 – 800 сС?
Задача 229. Сплав содержит при 720 °С перлит и графит. Определите его
состав и рассчитайте, как изменилось количество графита при нагреве чугуна
от 720 до 950 °С.
Задача 230. В сером чугуне с ферритно-перлитной основой состава
3,2%С при 20 °С масса цементита равна массе графита. Найти массу каждой
структурной составляющей, если масса образца 100 г.
11. Комплексные задачи по фазовым превращениям и
структурообразованию серых чугунов
Задачи 231-290. Задано содержание общего и связанного углерода в
сплавах (табл. 13). Определите возможные структурные составляющие
заданного сплава, напишите, как при этом прошли эвтектическая и
эвтектоидная реакции. В таблице 12 указаны номера задач.
Задачи 291 - 313. Рассчитайте температуру перехода со стабильной на
мета- стабильную системы и определите количество фазовых и структурных
составляющих при 20 °С (табл.13).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]