固态相变理论部分答案
金属固态相变原理知到章节答案智慧树2023年山东科技大学
金属固态相变原理知到章节测试答案智慧树2023年最新山东科技大学绪论单元测试1.材料科学与工程研究的四要素是：（）参考答案:合成制备工艺;材料固有性能;材料使用性能;成分、组织和结构第一章测试1.按平衡状态图分类，以下哪种转变不是平衡转变：（）参考答案:伪共析转变2.新相与母相相界面上的界面能：（）参考答案:非共格界面能最高3.扩散性相变的基本特点：（）参考答案:新相与母相成分不同4.金属固态相变主要采用的形核方式是均匀形核。
（）参考答案:错5.相变动力学主要是讨论相变的（），即描述恒温条件下相变量与时间的关系。
参考答案:速率第二章测试1.过共析钢室温下组织为：（）。
参考答案:珠光体+渗碳体2.钢中C含量增加提高奥氏体形成速度的主要原因有：（）参考答案:增加了F/渗碳体的相界面，从而增多了奥氏体的形核位置。
;碳化物越多，珠光体片层间距减小，使奥氏体形成时C原子扩散距离减小。
;C在奥氏体中扩散系数增加，导致奥氏体长大速度增大。
3.α/Fe3C界面处，C原子浓度相差很大，有利于获得奥氏体晶核所需的C原子浓度：（）参考答案:对4.奥氏体形成时溶解渗碳体的速度始终大于溶解铁素体的速度：（）参考答案:错5.由Fe-C相图，奥氏体在高温下才是稳定相，欲测晶粒度，需将高温状态奥氏体轮廓的痕迹在室温下显示出来。
下列哪项不是常用的方法：（）参考答案:双喷法第三章测试1.实际热处理工艺中，通常亚共析钢随碳含量上升， C曲线：（）。
参考答案:右移2.影响C曲线位置的因素不包括：（）。
参考答案:温度3.下列各元素溶入到奥氏体中可使曲线右移，其中错误的是：（）。
参考答案:Co4.相变临界点以下，共析钢的奥氏体（）。
参考答案:最稳定5.亚（过）共析钢的TTT曲线左上方有一条（）。
参考答案:先共析转变线6.共析钢在过冷奥氏体连续冷却转变产物中，不会出现的组织是：（）的TTT曲线左上方有一条（）。
参考答案:马氏体第四章测试1.亚共析钢珠光体形核时的领先相是：（）参考答案:铁素体2.片状珠光体的形成机制有：（）参考答案:交替形核长大机制;分枝形成机制3.强度相同时，片状珠光体的疲劳极限好于球状珠光体。
相变理论试题及答案
相变理论试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 物质从固态直接变为气态的过程称为：A. 蒸发B. 升华C. 凝固D. 液化答案：B2. 下列哪种物质在常温下为气态？A. 水B. 铁C. 氧气D. 铜答案：C3. 物质从液态变为固态的过程称为：A. 蒸发B. 凝固C. 沸腾D. 升华答案：B4. 物质从气态直接变为固态的过程称为：A. 蒸发B. 升华C. 凝固答案：B5. 物质从固态变为液态的过程称为：A. 蒸发B. 熔化C. 沸腾D. 升华答案：B二、填空题（每空1分，共10分）1. 物质从液态变为气态的过程称为________。
答案：蒸发2. 物质从固态变为液态的过程称为________。
答案：熔化3. 物质从气态变为液态的过程称为________。
答案：液化4. 物质从液态变为固态的过程称为________。
答案：凝固5. 物质从固态直接变为气态的过程称为________。
答案：升华三、简答题（每题5分，共20分）1. 请简述相变过程中的潜热是什么？答案：潜热是指在相变过程中，物质吸收或释放的热量，而温度保持2. 为什么水在0℃时会结冰？答案：水在0℃时结冰是因为在这个温度下，水分子的运动能量不足以抵抗分子间的吸引力，导致水分子排列成固态结构。
3. 请解释为什么在高压下，水的沸点会升高？答案：在高压下，水的沸点升高是因为压力的增加使得水分子间的距离减小，需要更多的能量才能使水分子从液态变为气态。
4. 为什么干冰（固态二氧化碳）在室温下会直接升华？答案：干冰在室温下直接升华是因为固态二氧化碳的分子间作用力较弱，且其升华点低于室温，使得干冰分子在室温下就能获得足够的能量直接从固态变为气态。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 假设有1千克的水从0℃加热到100℃，然后完全蒸发。
已知水的比热容为4.18 J/(g·℃)，汽化热为40.7 kJ/mol，水的摩尔质量为18 g/mol。
金属固态相变原理习题及解答
第二章1、钢中奥氏体的点阵结构，碳原子可能存在的部位及其在单胞中的最大含量。
奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，碳原子在γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体间隙中心位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中点。
八面体间隙：4个2、以共析碳钢为例说明奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化。
按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于AC1温度，刚刚形成的奥氏体，靠近Cem 的C浓度高于共析成分较少，而靠近F处的C浓度低于共析成分较多（即ES线的斜率较大，GS线的斜率较小）。
所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的P刚刚形成的A的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。
3、合金元素对奥氏体形成的四个阶段有何影响。
钢中添加合金元素并不影响珠光体向奥氏体的转变机制，但影响碳化物的稳定性及碳原子在奥氏体中的扩散系数。
另一方面，多数合金元素在碳化物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分均匀化的速度。
①通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度。
②通过改变碳化物稳定性影响奥氏体的形成速度。
③对临界点的影响：Ni、Mn、Cu等降低A1温度；Cr、Mo、Ti、Si、Al、W、V 等升高A1温度。
④通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度：Ni、Mn等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形成。
在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小100-10000倍。
此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，因此，合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多。
4、钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。
○1在一定的加热速度围，临界点随加热速度增大而升高。
固态相变B09答案
一.填空题（每空1分，共10分）1、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小（选填大还是小）。
可利用这一点调整残余奥氏体的量，以达到减少（选填减少还是增大）淬火工件体积变化的目的。
2、化学热处理的基本过程是——分解————、、———吸收———、————扩散————。
2、钢的淬透性主要取决于——临界淬火冷却速度———，钢的淬硬性主要取决于————含碳量—。
3、贝氏体主要有_上贝氏体__和__下贝氏体__两种，其中 _下_贝氏体强韧性好。
二．单项选择题（每题2分，共20分，将答案填入下表）A.氧化B.脱碳C.过热D.过烧2、防止或减小高温回火脆性的较为行之有效的方法是（）A．回火后缓冷B．回火后空冷C．回火后水冷或油冷D．回火后保温3、下列对珠光体团的描述中正确的是：（）A．珠光体团就是铁素体和渗碳体的混合物B．珠光体团就是由一层（片）铁素体和一层（片）渗碳体所组成的区域C．一个奥氏体晶粒所占区域转变成珠光体后。
就称为珠光体团D．珠光体中由层（片）方向大致相同的区域称为珠光体团4、某钢的A C3为780℃，如在820℃保温并随炉冷却。
此工艺最有可能属于A．完全退火B．再结晶退火C．扩散退火D．球化退火5、对奥氏体实际晶粒度的描述中不正确的是：（）A．某一热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸B．奥氏体实际晶粒度比起始晶粒度大C．加热温度越高实际晶粒度也越大D．奥氏体实际晶粒度与本质晶粒度无关6、在A1温度以下发生的P转变，奥氏体与铁素体界面上的碳浓度___奥氏体与渗碳体界面上碳浓度，引起奥氏体中的碳的扩散。
A.低于B.高于C.等于D.小于等于7、在A1下，_____的过冷奥氏体最稳定。
A.亚共析钢B.共析钢C.过共析钢8、贝氏体转变时，由于温度较高，会存在____的扩散。
A.铁原子B.碳原子C.铁和碳原子D.合金元素9、某些钢淬火后在500～650℃回火后硬度又增加的现象称为____ 。
A.二次硬化B.回火抗性C.二次淬火D.孪晶马氏体反稳定化10、铝合金Al—Cu在一般情况下，其时效次序为____。
第九章固相相变习题与解答1、何谓一级相变？何谓二级相变？各
第九章固相相变习题与解答1、何谓一级相变？何谓二级相变？各有何特征？解：一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的相变称为一级相变。
其特点是：有相变潜热，并伴随有体积改变。
二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微熵也相等，而二级偏微熵不等。
其特点是：无相变潜热，无体积的不连续性，只有Cp、α、β的不连续有居里点或λ点2、何谓马氏体相变？马氏体相变有何特点？解：马氏体相变是固态相变的基本形式之一，转变的本质是以晶格畸变为主、无成分变化、无扩散的位移型相变，是晶体及其迅速的剪切畸变。
其特点是：（1）相变无特定的温度点；（2）转变动力学速率可高达声速；（3）具有鲜明的结晶学特点。
3、简述相变亚稳区的特点及稳区形成的原因？解：特点：（1）亚稳区处于不平衡状态；（2）在亚稳区要产生新相必须过冷；（3）当加入杂质，可在亚稳区形成新相，此时亚稳区缩小。
原因：（1）气相转变液相时：以微小液滴出现，液滴很小，其饱和蒸汽压>>平面态蒸汽压，在相平衡温度下，这些微粒还未达到饱和而重新蒸发。
（2）液相转变固相时：以微小晶粒出现，也由于颗粒很小，其溶解度>>平面溶解度，在相平衡温度下，微粒重新溶解。
4、相变的驱动力是什么？解：相变过程的推动力应为过冷度、过饱和浓度或过饱和蒸汽压。
5、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T0附近随温度变化的关系近似地为：，式中∆H V <0为凝固潜热。
解：由得：在平衡温度时，则在时，,得证。
6、在纯液体平衡凝固温度T0以下，临界相变势垒随温度下降而减小，于是有一个使热起伏活化因子exp为极大值的温度。
试证明当T＝T0/3时，exp有极大植。
（提示：利用表达式）解：由将代入则令则即求y的极值，当时，即此时y有极大值。
故当时，exp（）有极大值。
7、为什么在成核一生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况下需过冷，什么情况下需过热？解：由热力学公式平衡时得:相变平衡温度；：相变热温度Ｔ时，系统处于不平衡状态，则，要使相变自发进行，须使，则，即必须使，才能发生相变。
固态相变原理考试试题+答案
固态相变原理考试试题一、(20分)1、试对固态相变地相变阻力进行分析固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量.（1）界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大.（2）应变能①错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格界面次之,非共格界面最小.②比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,,球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小.2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核.（1）空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于形核.（2）位错：①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能.③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核.④位错是快速扩散地通道.⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核.Aaromon总结：刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成.（3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能二、(20分)已知调幅分解1、试分析发生调幅分解地条件只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生.2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度——成分坐标中地变化轨迹化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点；共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了.3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别调幅分解与形核长大型相变地区别调幅分解形核长大型变形成分连续变化,最后达到平衡始终保持平衡,不随时间变化相界面开始无明显相界面,最后才变明显始终都有明显地相界面组织形态两相大小分布规则,组织均匀,不呈球状大小不一,分布混乱,常呈球状,组织均匀性差结构结构与母相一致,成分与母相不同结构、成分均不同三、(20分)1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理（1）实验基础1 / 32 /3 ① 在宏观范围内,惯习面是不应变面（不转变、不畸变）；② 在宏观范围内,马氏体中地形状变形是一个不变平面应变；③ 惯习面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地马氏体）；④在微观范围内,马氏体地变形不均匀,内部结构不均匀,有亚结构存在（片状马氏体为孪晶,板条马氏体为位错）.（2）基本原理在实验基础上,提出了马氏体晶体学表象理论,指出马氏体相变时所发生地整个宏观应变应是下面三种应变地综合：① 发生点阵应变（Bain 应变）,形成马氏体新相地点阵结构.但是Bain 应变不存在不变平面,不变长度地矢量是在圆锥上,所以要进行点阵不变切变.② 简单切边,点阵不变非均匀切变,在马氏体内发生微区域变形,不改变点阵类型,只改变形状,通过滑移、孪生形成无畸变面.③ 刚体转动,①②得到地无畸变地平面转回到原来地位置去,得到不畸变、不转动地平面.用W-R-L 理论来表示：P 1=RPB,P 1为不变平面应变地形状变形,B 为Bain 应变、用主轴应变来表示,R 为刚体转动、可以用矩阵来表示,P 为简单应变.2、阐明马氏体相变热力学地基本设想和表达式地意义答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分地体心核胚,然后体心核胚再转变为马氏体M.所以马氏体相变自由能表达式为：M M G G G γγαα→→→∆=∆+∆,式中：① M G γ→∆表示奥氏体转变为马氏体地自由能差.,此时温度为Ms 温度.② G γα→∆表示母相中形成同成分地体心核胚时地自由能变化,定义为T 0温度γ与α地平衡温度,,为T<T 0时,产生核胚地温度.③ M G α→∆表示体心核胚转变为马氏体M 而引起地自由能变化.消耗于以下几个方面：切变能（进行不变平面切变、改变晶体结构和形状地能量）；协作形变能（周围地奥氏体产生形变地能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存储能（形成位错地应变能、形成孪晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场地影响等）.四、(20分)1、试解释沉淀相粒子地粗化机理由Gibbs-Thompson 定理知,在半径为r 地沉淀相周围界面处母相成分表达式： 2()()(1)m V C r C RTr αασ=∞-当沉淀相越小,其中每个原子分到地界面能越多,因此化学势越高,与它处于平衡地母相中地溶质原子浓度越高. 即：C （r 2）> C(r 1) .由此可见在大粒子r 1和小粒子r 2之间地基体中存在浓度梯度,因此必然有一个扩散流,在浓度梯度地作用下,大粒子通过吸收基体中地溶质而不断长大,小粒子则要不断溶解、收缩,放出溶质原子来维持这个扩散流.所以出现了大粒子长大、小粒子溶解地现象. 需要画图辅助说明！2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子地生长规律（奥斯瓦尔德熟化）①当时,r=r ,rt ∂∂=0粒子不长大；②当时,r <r ,rt ∂∂<0小粒子溶解；③当时,r>r ,rt ∂∂>0粒子长大；④当时,r=2r ,rt ∂∂最大,长大最快；⑤长大过程中,小粒子溶解,大粒子长大,粒子总数减小,r 增加,更容易满足②,小粒子溶解更快；⑥温度T 升高,扩散系数D 增大,使rt ∂∂增大.所以当温度升高,大粒子长大更快, 小粒子溶解更快.五、(20分)已知新相地长大速度为：1、 试分析过冷度对长大速度地影响过冷度很小,∆gv 很小,∆gv 随过冷度地增加而增加,∆gv 越小长大速率越大,表明：长大速度u 与过冷度或者成正比,也就是当T 下降,过冷度增大,上升,长大速度u 增大.（1） 过冷度很很大,∆gv/kT 很大,exp(-∆gv/kT)→0,此时,温度越高长大速率越大,2、 求生长激活能过冷度很大时,exp(-∆gv/kT)→0,公式转化为0e x p ()Q kT μλν=-3 / 3 两边取对数,0exp()Q kT μλν=-则(ln )(1/)d Q K d T μ=-则为单个原子地扩散激活能,再乘以阿伏加德罗常数N 0,得生长激活能.。
(完整版)固态相变原理考试试题+答案
固态相变原理考试试题一、(20分)1、试对固态相变地相变阻力进行分析固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量.（1）界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大.（2）应变能①错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格界面次之,非共格界面最小.②比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,,球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小.2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核.（1）空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于形核.（2）位错：①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能.③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核.④位错是快速扩散地通道.⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核.Aaromon总结：刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成.（3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能二、(20分)已知调幅分解1、试分析发生调幅分解地条件只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生.2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度——成分坐标中地变化轨迹化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点；共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了.3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理（1）实验基础1 / 32 /3 ① 在宏观范围内,惯习面是不应变面（不转变、不畸变）；② 在宏观范围内,马氏体中地形状变形是一个不变平面应变；③ 惯习面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地马氏体）；④ 在微观范围内,马氏体地变形不均匀,内部结构不均匀,有亚结构存在（片状马氏体为孪晶,板条马氏体为位错）.（2）基本原理在实验基础上,提出了马氏体晶体学表象理论,指出马氏体相变时所发生地整个宏观应变应是下面三种应变地综合：① 发生点阵应变（Bain 应变）,形成马氏体新相地点阵结构.但是Bain 应变不存在不变平面,不变长度地矢量是在圆锥上,所以要进行点阵不变切变.② 简单切边,点阵不变非均匀切变,在马氏体内发生微区域变形,不改变点阵类型,只改变形状,通过滑移、孪生形成无畸变面.③ 刚体转动,①②得到地无畸变地平面转回到原来地位置去,得到不畸变、不转动地平面.用W-R-L 理论来表示：P 1=RPB,P 1为不变平面应变地形状变形,B 为Bain 应变、用主轴应变来表示,R 为刚体转动、可以用矩阵来表示,P 为简单应变.2、阐明马氏体相变热力学地基本设想和表达式地意义答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分地体心核胚,然后体心核胚再转变为马氏体M.所以马氏体相变自由能表达式为：M M G G G γγαα→→→∆=∆+∆,式中：① M G γ→∆表示奥氏体转变为马氏体地自由能差.,此时温度为Ms 温度.② G γα→∆表示母相中形成同成分地体心核胚时地自由能变化,定义为T 0温度γ与α地平衡温度,,为T<T 0时,产生核胚地温度.③ MG α→∆表示体心核胚转变为马氏体M 而引起地自由能变化.消耗于以下几个方面：切变能（进行不变平面切变、改变晶体结构和形状地能量）；协作形变能（周围地奥氏体产生形变地能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存储能（形成位错地应变能、形成孪晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场地影响等）.四、(20分)1、试解释沉淀相粒子地粗化机理由Gibbs-Thompson 定理知,在半径为r 地沉淀相周围界面处母相成分表达式： 2()()(1)m V C r C RTr αασ=∞-当沉淀相越小,其中每个原子分到地界面能越多,因此化学势越高,与它处于平衡地母相中地溶质原子浓度越高. 即：C （r 2）> C(r 1) .由此可见在大粒子r 1和小粒子r 2之间地基体中存在浓度梯度,因此必然有一个扩散流,在浓度梯度地作用下,大粒子通过吸收基体中地溶质而不断长大,小粒子则要不断溶解、收缩,放出溶质原子来维持这个扩散流.所以出现了大粒子长大、小粒子溶解地现象. 需要画图辅助说明！2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子地生长规律（奥斯瓦尔德熟化）①当时,r=r ,rt ∂∂=0粒子不长大；②当时,r <r ,r t ∂∂<0小粒子溶解；③当时,r>r ,r t ∂∂>0粒子长大；④当时,r=2r ,r t ∂∂最大,长大最快；⑤长大过程中,小粒子溶解,大粒子长大,粒子总数减小,r 增加,更容易满足②,小粒子溶解更快；⑥温度T 升高,扩散系数D 增大,使rt ∂∂增大.所以当温度升高,大粒子长大更快, 小粒子溶解更快.五、(20分)已知新相地长大速度为：1、 试分析过冷度对长大速度地影响过冷度很小,∆gv 很小,∆gv 随过冷度地增加而增加,∆gv 越小长大速率越大,表明：长大速度u 与过冷度或者成正比,也就是当T 下降,过冷度增大,上升,长大速度u 增大.（1） 过冷度很很大,∆gv/kT 很大,exp(-∆gv/kT)→0,此时,温度越高长大速率越大,2、 求生长激活能过冷度很大时,exp(-∆gv/kT)→0,公式转化为0exp()Q kT μλν=-3 / 3 两边取对数,0exp()Q kT μλν=-则(ln )(1/)d Q K d T μ=-则为单个原子地扩散激活能,再乘以阿伏加德罗常数N 0,得生长激活能.。
材料化学-固相反应习题及答案
第八章 相变1、一级相变：相变时两相化学势相等，但化学势的一级偏微商不相等。
发生一级相变时有潜热和体积的变化；二级相变：相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不相等。
发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
2、马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成机理有何差别?特征：（1）母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系）；（2）相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同；（3）转变速度极快；（4）马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。
区别：成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
3、均匀成核：从均匀的单相熔体中产生晶核的过程，其成核几率处处相同。
非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
4、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度 （T 0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T 0附近随温度变化的关系近似地为：00()V V H G T T T ∆∆=-，式中(0)V H ∆<为凝固潜热。
解：G H T S ∆=∆-∆，平衡温度T 0时，000,T V H G H T S S ∆∆=∆-∆=∆=，T<T 0时，00000V T T H G H T S H T H T T -∆∆=∆-∆=∆-=∆。
5、为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变 ? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热。
解：由热力学，G H T S ∆=∆-∆，平衡时，0,m mH G H T S S T ∆∆=∆-∆=∆=， T m ：相变平衡温度；ΔH 相变热，温度T 时，系统处于不平衡状态，则0G H T S ∆=∆-∆≠，m m m mT T H T G H T H H T T T -∆∆∆=∆-=∆=∆，要使相变自发进行，0,0mT G H T ∆∆<∆<则，对放热过程如结晶，凝聚ΔH<0则ΔT>0,T m >0，必须过冷；对吸热过程如蒸发，熔融ΔH>0，则ΔT<0，T m >0，必须过热。
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《固态相变理论》作业3
1．试述贝氏体转变的基本特征。
答：1）孕育期的预相变：在贝氏体孕育期内，母相发生成分的预分配和结构的预转变。
预相变期发生了原子的偏聚，形成贫碳区即为贝氏体相变的
形核位置。
相变机制存在扩散和切变学派的争论。
2）贝氏体相变形核：贝氏体相变是非均匀形核，上贝氏体一般在奥氏体晶界处形核，而下贝氏体一般在奥氏体的晶内形核。
3）贝氏体的长大机制：存在三种观点1.马氏体型的贝氏体切变长大机制，这种学派认为，贝氏体长大与马氏体相似，以切变方式进行，但贝氏体
长大的速度比马氏体慢的多。
判断依据是贝氏体的表面浮凸效应现象。
切变包括滑移切变和孪生切变。
2.扩散台阶长大机制，台阶机制可以为
扩散长大所利用，也可以为切变长大利用。
3.扩散-切变复合长大模型，
这种模型首要条件是界面位错必须是刃型位错或刃型分量为主导的。
因
为只有刃型位错才能攀移，而螺位错是不能攀移的。
2．试述影响贝氏体性能的基本因素。
C。
形态为答：1）上贝氏体的形成中温转变，在350～550℃，组织为BF+Fe
3
羽毛状上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中的扩散所控制。
2）下贝氏体的形成低温转变，小于350℃。
BF大多在奥氏体晶粒内通过共格切变方式形成，形态为透镜片状。
由于温度低，BF中的碳的过饱和
度很大。
同时，碳原子已不能越过BF/A相界扩散到奥氏体中去，所以就
在BF内部析出细小的碳化物。
同样，下贝氏体的转变速度受碳在铁素体
中的扩散所控制。
3）碳含量及合金元素的影响奥氏体中的碳含量的增加，转变时需要扩散的原子数量增加，转变速度下降。
除了铝和钴外，合金元素都或多或少
地降低贝氏体转变速度，同时也使贝氏体转变温度范围下降，从而使珠
光体与贝氏体转变的C曲线分开。
4）奥氏体晶粒度大小的影响奥氏体晶粒度越大，晶界面积越少，形核部位越少，孕育越长，贝氏体转变速度下降。
5) 应力和塑性变形的影响拉应力加快贝氏体转变。
在较高温度的形变使
贝氏体转变速度减慢；而在较低温度的形变使得转变速度加快。
6）冷却时在不同温度下停留的影响
3．试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。
答：珠光体转变贝氏体转变马氏体转变转变温度范围： Ar1 ~ 550℃ 550 ℃~Ms < Ms 扩散性：铁与碳可扩散碳可扩散，铁不能扩散无扩散性领先相：渗碳体铁素体无
共格性：无有有
组成相：两相组织两相组织单相组织
α-Fe + Fe
3C > 350 ℃，α-Fe(C) + Fe
3
C α-Fe(C)
< 350 ℃，α-Fe(C) + Fe
x
C
合金元素扩散不扩散不扩散
4．以Al-Cu合金为例，说明时效合金的脱溶过程及各种脱溶物的特征。
答：在6%Al-Cu合金从过饱和a相中脱溶的贯序应为： G.P区
θ″θ′θ。
在共晶温度(548℃)时，铜在铝的最大固溶度约为5.56%，随着温度的下降，固溶度急剧降低，例如，500℃时约4.05%；400℃约为5.56%；300℃时约为0.45%；达到室温后则不足0.1%。
设选取合金Al-4%Cu,加热到a区（例如520℃）使铜完全固溶于a相中，并使其均匀化，然后分别以不同的速度冷却，则a相进行脱溶。
如果是很缓慢地接近平衡的冷却，则档冷至约500℃时，a便由未饱和达到饱和态了，温度再略下降，即进入到过饱和状态。
如果条件允许，跟着就应该不断地发生θ的生核和成长过程，同时，a的浓度将沿着固溶度线而逐步降低。
到常温时候，合金将由成分小于0.1%Cu的a与成分约为53.25%Cu 的θ相组成。
当冷却较快时，情况就会发生变化，合金也就不会完全按平衡条件进行脱溶了。
a将会由饱和进而达到过饱和，而且冷却越快，a达到的过饱和度就越大（即a的过冷度越大）。
%4Cu过饱和固溶体a相起始态的晶格常数a=b=c=4.03nm；终了态平衡相θ（Cu-Al
2
）是正方晶系，a=b=0.606nm；c=0.487nm；表明，随过饱和度（或成分过冷）的不同，Al-Cu合金的脱溶过程可以发生很大变化，脱溶的贯序应为：G.P区θ″θ′θ。
其中的G.P区、θ″、θ′代表脱溶的过渡相。
随脱溶条件或合金成分的不同，a相即可直接析出θ也可经过一个、两个或三个过渡阶段，再转化为θ，同时，脱溶过程也可停留在任何过渡阶段。
G.P区代表铜原子的偏聚区，是和母相完全共格的富铜区，它呈盘状，盘面垂直于基体低弹性模量方向，也即是，<100>方向。
θ′过渡相是正方结构，a=b=0.407nm,c=0.58nm,成分近似于CuAl2。
θ′片的宽面开始时是完全共格的，随着长大的进行而散失共格。
片的侧面是非共格，或具有复杂的半共格结构。
θ相具有复杂体心正方结构，θ相与基体a相的界面已完全失掉了共格关系，而变为非共格或复杂的半共格界面，接近一般大角度晶界。