解（1）（2）：
合金的冷却曲线如图3-3所示。
T L 1 L→α 2 α→β∏ 3 0 t 图3-3 合金I的冷却曲线
其结晶过程为： 1以上，合金处于液相；
1~2时，L→α，L和α的成分分别沿液相线和固相线变化，到达2时，全部凝固完毕；
2时，为单相α；
2~3时，α→βII。α→β室温下，I合金由两个相组成，即α和β相，其相对量为 Mα=(0.90-0.20)/(0.90-0.05)*100%=82% Mβ=1- Mα=18%
I合金的组织为α+βII,其相对量与组成物相同。 II合金的冷却曲线如图3-4所示。
T L L→β初 2 L→α+β ，2 α→β∏ 0 t
图3-4 合金II的冷却曲线
其结晶过程如下：
1以上，合金处于均匀的液相； 1~2时，进行匀晶转变L→β初； 2时，两相平衡共存，L0.50==β0.90； 2~2，时，剩余液相发生共晶反应：
L0.50==α0.20+β0.90 2~3时，发生脱溶转变，α→β∏
室温下，II合金由两个相组成，即α相和β相，其相对量为： Mα=(0.90-0.80)/(0.90-0.05)*100%=12%
Mβ=1- Mα=88%
II合金的组织为：β初+（α+β）共晶；组织组成物的相对量为： mβ初=(0.80-0.50)/(0.90-0.50)*100%=75%
m（α+β）共晶=1- mβ初=25%
解(3)：
设合金的成分为wB=x，由题意知：
mβ初=(x-0.50)/(0.90-0.50)*100%=5% 所以x=0.52，即该合金成分为wB=0.52.
3-5画出相图，标出相区及各主要点的成分和温度，并回答下列问题：
（1）45、60、T12钢的室温平衡组织分别是什么?它们从高温平衡冷却到室温要经过哪些转变？ 45钢
室温平衡组织： 铁素体? + 珠光体P
冷却过程：匀晶转变L0.45→ L0.53+ δ，包晶转变L0.53 + δ → γ0.45，同素
异晶转变γ0.45→ α + γ0.77，共析转变γ0.77 → (α +Fe3C)。
60钢
室温平衡组织：铁素体? + 珠光体P
冷却过程：匀晶转变L0.60→ L0.53+ δ，包晶转变L0.53 + δ → γ0.60，同素
异晶转变γ0.60→ α + γ0.77，共析转变γ0.77 → (α +Fe3C)。
T12钢
室温平衡组织：珠光体P + 渗碳体Fe3C
冷却过程：过共析钢在液态到室温的冷却过程中，首先进行匀晶转变，形
成单相固溶体γ；当温度到达ES线以下时，过饱和的固溶体γ中析出渗碳体（二次渗碳体Fe3CII），奥氏体γ的成分变到共析点S(0.77%C)；共析转变γ0.77 → (α+Fe3C)，形成珠光体P。
（2）画出纯铁 45钢 T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。
图3-3 45钢的室温平衡组织（铁素体? + 珠光体P）
图3-4 T12钢的室温平衡组织（珠光体P + 渗碳体Fe3C） （3）计算室温下45钢 T12钢的平衡组织中相组成和组织组成物的相对量。
应用杠杆定律计算45钢中铁素体α和珠光体P的相对量，选择α +γ二相区，共析温度727oC。
0.77?0.45?42.77%0.77?0.02180.45?0.0218QP??57.23%0.77?0.0218 Q??T12钢的Qα=(2.11-1.2)/ (2.11-0.0218)=33.9% QP=1-33.9%=66.1%
（4）计算鉄碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大的相对量。
WFe3CⅡ=(2.11-0.77)/(6.69-0.8)*100%=23% W Fe3CⅢ=0.02/6.69*100%=33%
二次渗碳体的最大百分含量为22.6%，三次渗碳体的最大百分含量为0.33% （5）应用相图解释下列现象：
①钢柳丁一般用低碳钢合成；
钢柳丁一般要求具有良好的塑性和韧性，所以钢柳丁一般要求用低碳钢合成。 ②绑扎物件一般用铁丝（镀锌低碳钢丝），而起重机吊重物时却用钢丝绳（60钢 65钢 70刚等组成）；
亚共析钢（碳的质量分数在0.0218%～0.77%）室温下的组织为铁素体加珠光体，低碳钢丝（碳的质量分数在0.0218%～0.25%）组织中铁素体的比例大，所以低碳钢丝塑性、韧性好，绑扎物件时，易于操作；而60钢、65钢、70钢等
组织中珠光体的量多，所以强度，适于作起重机吊重物用的钢丝绳。 ③T8钢的强度高于T12钢的强度。
强度＞T12钢，因为强度是一个组织敏感量，当含碳量超过0.9%以后，二次渗碳体呈网状分布，将珠光体分割开，因此强度下降。
3-6现有两种鉄碳合金，其中一种合金的显微组织中珠光体量占75%，铁素体量占25%；另一种合金的显微，组织中珠光体量占92%，二次渗碳体量占8%，这两种合金各属于哪一类合金？其含碳量各为多少？
答：第一种是亚共析钢，含碳量为0.0218%到0.77%之间，后面一种是过共析钢碳含量为0.77%到2.11%。
3-7现有形状 尺寸完全相同的4块平衡状态的鉄碳合金，他们的含碳量分别为w(C)=0.2%、w(C)=0.4%、 w(C)=1.2% 、w(C)=3.5%。根据你所学的知识，可用那些办法来区别他们？
答：第一种：根据金相实验铁碳相图来区别它们：含碳量分别为w(C)=0.2%的鉄碳合金金相中全部是单相的α相。而含碳量分别为w(C)=0.4%的鉄碳合金金相由α相和珠光体（P）相组成；而含碳量分别为w(C)=1.2%的鉄碳合金金相由珠光体（P）相和二次渗碳体组成；而含碳量分别为w(C)=3.5%的鉄碳合金金相主要由变态莱氏体（Ld’）相和一次渗碳体相组成。
第二种：随着含碳量的增加，铁碳合金的硬度随之增加，分别测试其硬度，按照其硬度大小可得其含碳量的大小。
3-8简述晶粒大小对金属力学性能的影响，并列举几种实际生产中细化铸造晶粒的方法。
晶粒大小对金属力学性能和工艺性能有很大影响。在一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度、塑性、韧性及抗疲劳能力愈好，所以，细化晶粒是强化金属材料的最重要途径之一。为了细化铸件晶粒以改善其性能，常采用以下方法：增加过冷度；进行变质处理（孕育处理）；振动和搅拌。 3-9说明金属实际凝固时，铸锭的3种宏观组织的形成机制。
铸锭或铸件的凝固组织通常分为表层细晶区，柱状晶生长区和中心等轴晶三个部分。