相圖與槓桿法則
以三選一題型確認吉布斯相律、完全互溶型、共晶型與包晶型相圖、以槓桿法則求相與組織的分率,以及Fe-C相圖的重點,並可附解析練習分率的計算。
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相圖與槓桿法則的重點
相圖是表示在不同溫度與成分下,哪些相處於平衡存在的圖。在壓力固定的二元系中,相律為 F = C − P + 1,三相共存的共晶點與共析點是自由度為0的不變點。要能讀懂Cu-Ni系這類完全互溶型、Pb-Sn系這類共晶型,以及液相與固相反應的包晶型等基本形式。
在兩相區中,連結線的兩端給出各相的成分,並可用槓桿法則求出各相的分率。在Fe-Fe₃C系中,0.76 wt%C、727℃的共析反應生成波來鐵,亞共析鋼中出現初析肥粒鐵,過共析鋼中則出現初析雪明碳鐵。區分相與組織來計算分率是重點。
相圖與槓桿法則的題目列表(12題)
- 在壓力固定下,二元系共晶點(液相與2個固相共存的點)的自由度為下列何者?
- 在液相與固相中都能以全成分互溶、形成完全互溶型相圖的二元系代表例是下列何者?
- 在Cu-Ni系中,將35 wt%Ni的合金保持在某溫度時,液相(31.5 wt%Ni)與固相α(42.5 wt%Ni)2相共存。液相的質量分率最接近下列何者?
- 設Pb-Sn系的共晶溫度為183℃,共晶成分為61.9 wt%Sn,該溫度下α相的成分為18.3 wt%Sn,β相的成分為97.8 wt%Sn。將30 wt%Sn的合金平衡冷卻至剛低於共晶溫度時,共晶組織在顯微組織中所占的質量分率最接近下列何者?
- 表示包晶反應的式子,下列何者正確?以冷卻時的方向表示。
- 關於Fe-Fe₃C系相圖共析點的敘述,下列何者正確?
- 將0.40 wt%C的亞共析鋼平衡冷卻至剛低於727℃。初析肥粒鐵的質量分率最接近下列何者?設共析成分為0.76 wt%C,727℃時肥粒鐵的碳濃度為0.022 wt%C,雪明碳鐵為6.70 wt%C。
- 將1.2 wt%C的過共析鋼由沃斯田鐵區徐冷時,室溫下得到的組織為下列何者?
- 碳的最大固溶限在γ鐵(約2.14 wt%)中遠大於α鐵(約0.022 wt%),其主要原因為下列何者?
- 將Cu-Ni系合金在液相與固相共存的溫度範圍內保持平衡並冷卻時,液相與固相的成分會如何變化?
- 將Cu-Ni合金像實際鑄造那樣快速冷卻凝固時,樹枝狀晶中心部的成分,下列何者正確?
- 設Al-Si系在577℃、12.6 wt%Si有共晶點,該溫度下α(Al)相的Si固溶限為1.65 wt%,Si相為幾乎純的Si(100 wt%)。將18 wt%Si的過共晶合金平衡冷卻至剛高於共晶溫度時,初晶Si的質量分率最接近下列何者?