《金属固态相变原理》考试试卷(B卷)
《金属固态相变原理》考试试卷(B卷)(word文档良心出品)
贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）班级姓名学号题号一二三四五总得分评卷人审核人得分一、名词解释（每题3分，共15分）1、同素异构转变：2、回火抗力:3、本质晶粒度:4、奥氏体稳定化:5、化学热处理:二、填空题（每空1分，共15分）1、奥氏体是溶于中所形成的固溶体。
2、共析钢淬火后在回火过程中，由于组织发生了变化，钢的也随之发生改变。
其基本趋势是随回火温度升高，钢的和下降，和提高。
3、正火的冷却速度比退火，故正火的组织比较，它的强、硬度比退火。
4、淬火钢的回火，本质上是分解以及析出、聚集长大的过程。
广义的回火概念应当是指将淬火后合金固溶体加热到低于相变临界点温度，保温一段时间后再冷却到室温的工艺方法。
回火转变是典型的型转变。
三、判断题（每题3分，共12分）1、珠光体形成时一般在奥氏体晶内形核。
2、钢中的合金元素和碳一样，在贝氏体转变时会发生重新分布。
3、共析钢和过共析钢的连续冷却转变中无贝氏体转变区。
4、等温淬火后的组织不需要再进行回火。
四、论述题（共34分）1、若按所有的八面体间隙位置均填满碳原子计算，单位晶胞中应含20%的碳原子，但实际上碳在 -Fe中的最大溶解度仅为2.11%，为什么？（6分）●试分析马氏体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（8分）●简述片状珠光体的形成机理。
（10分）●淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。
（10分）五、分析题（每题12分，共24分）1、高速钢（高碳高合金工具钢）有时采用分级淬火法，即工件从分级浴槽中取出后常常置于于空气中冷却，但如果当工件尚处于100~200℃时使用水清洗，将会发生什么问题？为什么？2、试分析φ10mm的45钢（退火状态），经下列温度加热并水冷后所获得的组织：①700℃②760℃③840℃贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）答案一、名词解释（每题3分，共15分）1、同素异构转变：纯金属（1分）在温度和压力变化（1分）时，由某一种晶体结构转变为另一种晶体结构（1分）的过程。
合金固态相变
(a) 减小 (b) 不变 (c) 增大 (d) 无规律3．亚共析钢在A C3下加热后的转变产物为___。
(a) F (b) A (c) F+A (d) P+F4．亚共析钢的先共析铁素体是在____以上向奥氏体转变的。
(a) AC1 (b) T0 (c) A1 (d) AC35．选出过冷奥氏体向贝氏体转变时的相变阻力(a) 新相和母相的自由能差 (b) 两相间的表面能 (c) 弹性应变能 (d) 塑性应变能6．由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到____的二相混合物P。
(a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F7．一般认为共析钢的珠光体转变的领先相是____。
(a)渗碳体(b)铁素体(c)奥氏体(d)渗碳体和铁素体8．发生P转变时，Fe3C形核于____或A晶内未溶Fe3C粒子。
(a)P晶界(b)珠光体团交界处(c)A晶界(d) Fe3C/P界面9．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在___和__中的扩散。
(a)F和A (b)F和P (c)P和A (d)F和Fe3C10．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，从而引起了奥氏体中的碳的扩散。
(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于11．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐，韧性。
(a) 降低，降低 (b) 增加，增加(c) 降低，增加(d) 增加，降低12．球化处理由片状向粒状转变，可____，属自发过程。
(a)降低结合能(b)降低体积(c)降低表面能(d)降低碳浓度13．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加____。
(a)先减后增(b)不变化(c)增加(d)先增后减14．要想改善碳钢在加工过程中的切削加工性能，宜采取的中间热处理工艺为。
(a)退火(b)淬火(c)回火(d)正火15．珠光体等温转变动力学图有一鼻尖，鼻尖对应了形核率和转变速度的_____。
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。
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.。
镁合金的固态相变与性能调控考核试卷
一、单项选择题
1. D
2. D
3. C
4. A
5. D
6. A
7. A
8. A
9. D
10. D
11. D
12. D
13. A
14. A
15. D
16. D
17. D
18. C
19. D
20. D
二、多选题
1. ABC
2. ABCD
3. ABC
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. ABC
A.相变温度
B.合金元素
C.微观组织结构
D.外界应力
14.镁合金的固态相变可能会对以下哪些性能产生影响？( )
A.硬度
B.韧性
C.热导率
D.电阻率
15.以下哪些方法可以用于检测镁合金的固态相变？( )
A. X射线衍射
B.电子显微镜
C.热分析
D.硬度测试
16.镁合金的固态相变可能导致以下哪些微观结构的变化？( )
D.合金的导电性
16.以下哪种方法不能用于调控镁合金的性能？( )
A.热处理
B.微合金化
C.粉末冶金
D.电子束焊接
17.在调控镁合金的固态相变时，以下哪个步骤不是必须的？( )
A.确定相变类型
B.选择合适的工艺参数
C.优化冷却速率
D.改变合金的化学成分
18.镁合金在固态相变过程中，以下哪种现象是典型的塑性变形方式？( )
10.细小
四、判断题
1. ×
2. √
3. ×
4. ×
5. ×
6. √
7. ×
8. ×
9. ×
川大金属固态相变试题
一．问答题
1.金属固态相变时，新相与母相的界面可以形成那几种类型？（共格，半共格，非共格）
2.临界形核功的大小对新相形核有何影响？主要影响因素有那些？()
3.什么事奥氏体的实际晶粒度和本质晶粒度，有何差异？（倾向）
4.什么事组织遗传，产生原因，如何预防？
5.珠光体有哪两种组织形态，形成过程有何区别？
6.什么是淬火钢的回火脆性（回火脆性的现象，类型，产生原因）？
7.贝氏体有哪三种种组织，表述它们的结构特征。
8.条幅分解的热力学条件和基本特点(偏导)
二．简述题
1．简述什么是相间沉淀，产生的条件以及对钢的力学性能有何作用.
2．已知有一种含V和Mo的合金钢，淬火后在400-600℃范围内回火，请分析器相变特点及相变产物的可能，在550℃回火时硬度提高的原因。
（强C合金元素）
三．图片分析
1
组织特点，形成过程，如何避免？
2.左图是低碳钢淬火后的金相组织
（1）是什么相变获得的组织，改相变的基本特点是是什么？
（2）该租住的类型和结构特点
四．有一含碳量为1.2wt％的碳钢
(1)要求淬火后获得细小的组织和良好的力学性能，奥氏体化温度选择在Acl-Acm之间，从相变的角度说明其道理.（奥氏体中残余渗碳体，使马氏体中C含量低，晶粒小）
(2)经（1）的奥氏体化，淬火后的组织结构类型和特点。
(3)在100-700℃之间回火时，不同回火温度下的组织转变过程，相组成，所得的组织名称。
(4)力学性能（强度和韧性）随回火温度变化的规律和特点。
固态相变试卷(2003)
固态相变试卷姓名 学号一、选择题(单项选择) 每题2分，共30分1、在钢中加入的合金元素中A) 铁素体稳定化元素不能提高淬透性，因为它提高共析转变温度；B) 奥氏体稳定化元素不能提高淬透性，因为相变时碳不重新分配；C) 只有碳化物形成元素能提高淬透性；D) 上述三种元素均能提高钢的淬透性。
2、对于存在无序－有序转变的合金中，若反向畴界越多，则：A) 系统的自由能G 越高； B) 系统发生无序－有序转变时的∆H 变化越大；C) 系统的自由能G 越小； D) 系统发生无序－有序转变时的∆H 变化越小。
3、属于均匀形核的相变过程有：A) GP 区沉淀； B) 马氏体相变；C) 块状转变； D) 无序有序转变。
4、位错在马氏体相变中的作用是：A) 提高形核驱动力； B) 降低形核势垒；C) 减少马氏体/奥氏体界面能； D) 降低应变能。
5、化学调幅和共格调幅相比：A) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围宽；B) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围宽 ；C) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围窄；D) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围窄。
6、在fcc 晶体中，hcp 沉淀容易在层错上形核是因为：A) 层错形核的|∆Gd|大； B) 层错形核的|∆Gv|大；C) 层错形核的|∆Gs|小； D) 层错形核的γ(界面能)小。
7、在A,B 两组元组成的置换固溶体中，若r a >r b ，两组元的热力学因子F A 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X A A ln ln γ和F B 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X B B ln ln γ之间的关系是：A) F A >F B B) F A <F B C) F A =F B D) 无确定的数量关系8、晶界作为高扩散率通道的作用和A) 温度有关，温度越高晶界作用越明显B) 温度有关，温度越高晶界作用越不明显C) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越明显D) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越不明显9、小角度扭转晶界和倾转晶界的区别是A) 倾转晶界的转动轴和晶面垂直，扭转晶界转动轴和晶面平行B) 倾转晶界由两组螺位错交叉组成，扭转晶界由一组刃位错组成C) 倾转晶界由混合位错组成，扭转晶界由一组刃位错组成D) 倾转晶界由一组平行刃位错组成，扭转晶界由一组交错的螺位错组成10、滑动界面和非滑动界面的主要区别是A) 滑动界面两侧两相结构相同，非滑动界面两侧两相结构不同B) 滑动界面两侧两相成分相同，滑动界面两侧两相成分不同C) 滑动界面上位错可沿界面运动，非滑动界面上位错不可沿界面运动D) 滑动界面一侧的位错可沿和界面相交的滑移面运动至界面另一侧，而非滑动界面上的位错只能沿界面运动11、若以界面迁移将相变分类，则A) 马氏体相变是扩散控制长大B) 珠光体转变是界面控制长大C) 有序化转变是扩散控制长大D) 块状转变(massive)是界面控制长大12、形核驱动力和相变驱动力之间的关系是A) 形核驱动力大于相变驱动力B)形核驱动力小于相变驱动力C) 均匀形核驱动力小于相变驱动力，非均匀形核驱动力大于相变驱动力D) 均匀形核驱动力大于相变驱动力，非均匀形核驱动力小于相变驱动力13、属于均匀形核的相变过程有A) GP区沉淀B) 马氏体相变C) 块状转变D) 无序有序转变14、某一成分的合金，在高温时平衡组织是单一β相，室温平衡组织是单一α相，设在冷却过程中α从β中脱溶的驱动力为∆G p，发生块状沉淀的驱动力是∆G m1发生马氏体转变的驱动力是∆G m2，则这三者之间的关系是A) ∆G p <∆G m2 <∆G m1 B) ∆G p <∆G m1 <∆G m2C) ∆G m1 <∆G m2 <∆G p D) ∆G m2 <∆G p <∆G m115、B ain模型（未经修正）解决了马氏体相变过程中A）点阵的改组B）相变过程中发生的切变C）相变的孪晶机制D) 碳原子在马氏体晶格中的位置二、以下的问答题中任选6－7题（选满70分）1、什么是Kerkendall效应？它说明了置换合金扩散时发生的什么现象？为什么有这种现象发生（可以用图解说明）？若用高碳钢和工业纯铁组成一对扩散偶，是否会发生Kerkendall 效应？为什么？（15分）2、界面控制长大和扩散控制长大有何区别？脱溶沉淀相变是否一定属于扩散控制长大？为什么？块状相变属于哪种类型长大？为什么？（10分）3、说明为什么面心立方晶体中，在一组密排面的每一个面上都有一个Shockley不完全位错扫过，就可能形成原晶体的孪晶？（10分）3、什么是调幅分解，它与共析分解和胞状沉淀有和异同？调幅分解时，系统的自由能变化受哪些因素的影响？为什么调幅波波长λ有极小值？推导λ的极小值的表达式。
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贵州大学2014—2015学年第一学期
《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）班级姓名学号
题号一二三四五总得分评卷人审核人
得分
一、名词解释（每题3分，共15分）
1、同素异构转变：
2、回火抗力:
3、本质晶粒度:
4、奥氏体稳定化:
5、化学热处理:
二、填空题（每空1分，共15分）
1、奥氏体是溶于中所形成的固溶体。
2、共析钢淬火后在回火过程中，由于组织发生了变化，钢的也随之发生改变。
其基本趋势是随回火温度升高，钢的和下降，和提高。
3、正火的冷却速度比退火，故正火的组织比较，它的强、硬度比退火。
4、淬火钢的回火，本质上是分解以及析出、聚集长大的过程。
广义的回火概念应当是指将淬火后合金固溶体加热到低于相变临界点温度，保温一段时间后再冷却到室温的工艺方法。
回火转变是典型的型转变。
三、判断题（每题3分，共12分）
1、珠光体形成时一般在奥氏体晶内形核。
2、钢中的合金元素和碳一样，在贝氏体转变时会发生重新分布。
3、共析钢和过共析钢的连续冷却转变中无贝氏体转变区。
4、等温淬火后的组织不需要再进行回火。
四、论述题（共34分）
1、若按所有的八面体间隙位置均填满碳原子计算，单位晶胞中应含20%的碳原子，但实际上碳在 -Fe中的最大溶解度仅为2.11%，为什么？（6分）
●试分析马氏体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（8分）
●简述片状珠光体的形成机理。
（10分）
●淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？试从
获得的组织及性能等方面加以说明。
（10分）
五、分析题（每题12分，共24分）
1、高速钢（高碳高合金工具钢）有时采用分级淬火法，即工件从分级浴槽中取出后常常置于于空气中冷却，但如果当工件尚处于100~200℃时使用水清洗，将会发生什么问题？为什么？
2、试分析φ10mm的45钢（退火状态），经下列温度加热并水冷后所获得的组织：
①700℃
②760℃
③840℃
贵州大学2014—2015学年第一学期
《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）答案
一、名词解释（每题3分，共15分）
1、同素异构转变：纯金属（1分）在温度和压力变化（1分）时，由某一种晶体结构转变为另一种晶体结构（1分）的过程。
2、回火抗力：指在回火过程中（1分）随着回火温度的升高钢抵抗硬度下降的能力（2分）。
3、本质晶粒度：在一定条件下奥氏体晶粒长大（1分）的倾向性（2分）。
4、奥氏体稳定化：由于外界条件的变化而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞现象称为奥氏体稳定化。
（3分）。
5、化学热处理：钢件在特定的介质中加热保温（1分），以改变其表层化学成分和组织（1分），从而获得所需机械或化学性能的工艺（1分）的总称。
二、填空题（每空1分，共15分）
1、奥氏体是碳溶于γ-Fe 中所形成的间隙固溶体。
2、共析钢淬火后在回火过程中，由于组织发生了变化，钢的性能也随之发生改变。
其基本趋势是随回火温度升高，钢的强度和硬度下降，塑性和韧性提高。
3、正火的冷却速度比退火快，故正火的组织比较细小，它的强、硬度比退火高。
4、淬火钢的回火，本质上是淬火马氏体分解以及碳化物析出、聚集长大的过程。
广义的回火概念应当是指将淬火后合金过饱和固溶体加热到低于相变临界点温度，
保温一段时间后再冷却到室温的工艺方法。
回火转变是典型的扩散型转变。
三、判断题（每题3分，共12分）
1、珠光体形成时一般在奥氏体晶内形核。
答：错误（1分）。
一般在奥氏体晶界形核，可满足三个条件。
（2分）
2、钢中的合金元素和碳一样，在贝氏体转变时会发生重新分布。
答：错误（1分）。
不发生重新分布，可根据试验测定。
（2分）
3、共析钢和过共析钢的连续冷却转变中无贝氏体转变区。
答：正确（1分）。
含碳量较高，使得B转变的C曲线大大向右延迟。
（2分）
4、等温淬火后的组织不需要再进行回火。
答：错误（1分）。
等温淬火产生贝氏体，贝氏体转变同样具有不完全性，在随后的转变中有马氏体和残余奥氏体存在，同样需要回火。
（2分）
四、论述题（共34分）
1、若按所有的八面体间隙位置均填满碳原子计算，单位晶胞中应含20%的碳原子，但实际上碳在γ-Fe 中的最大溶解度仅为2.11%，为什么？
答：γ-Fe 为面心立方晶体结构，碳原子融入正八面体的间隙位置（1分），间隙半径为0.053nm ，而碳原子的地半径为0.077nm （1分），因此碳原子是挤入间隙位置，因此会造成结构畸变，使得周围的八面体的间隙尺寸更小，碳原子很难融入（3分），因此并不是所有的正八面体间隙位置都会融入碳原子，造成碳在γ-Fe 中的最大溶解度仅为2.11%（1分）。
2、试分析马氏体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（8分）
答：①两者转变都有一个转变温度区，M 转变对应于Ms~Mf ，B 转变对应于Bs~Bf （1分）；
②B 转变可等温进行，而M 转变是非恒温性的，即M 转变是在不断降温的条件下才能进行（1分）；
③M 转变只有点阵改组而无成分变化—无扩散转变，Fe 、C 均不可扩散，而B 转变C 原子可扩散（1分）；
④都有表面浮凸，M ：呈“N”形，B ：“∨或∧”形，B 的晶体学特征与M 接近（2分）； ⑤二者转变均存在不完全性，即转变不能进行到终了，M 转变还有可逆性（1分）； ⑥内部亚结构：贝氏体和板条马氏体的亚结构为位错，而片状马氏体的亚结构主要为孪晶（2分）。
3、简述片状珠光体的形成机理。
（10分）
答：1）交替形核长大机制：（6分） Fe3C 薄片（形核）→纵向长大
横向长大→两侧ωc ↓ →F 片形成→纵向长大
横向长大→侧面ωc ↑ →新Fe3C 薄片
F 和Fe3C 相间的片层
2）纵向长大机制（4分）
C γ/α--与F 相接处A 的碳含量 C γ/Fe3C --与Fe 3C 相接处A 的碳含量
C γ/α>C γ/Fe3C →C 原子扩散→ C γ/α↓ 、C γ/Fe3C ↑ →平衡被破坏→为了恢复平衡→析出F(C γ/α ↑ ) 析出Fe 3C(C γ/Fe3C ↓) 此过程反复进行，F 和Fe 3C 向A 晶粒内部纵
向长大
4、淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。
（10分）
答：淬火的目的：①提高硬度和耐磨性；②提高强韧性；③提高硬磁性；④提高弹性；⑤提高耐蚀性和耐热性。
（2.5分）
亚共析钢的淬火加热温度为：Ac 3+30~50℃（0.5分）。
原因：可得到均匀细小的奥氏体晶粒，淬火后即可得到细小的马氏体组织（1分）。
但若加热温度低于Ac 3 ，组织中将会保留一部分铁素体，使淬火后强度、硬度都较低；而加热温度过高，又易引起奥氏体晶粒粗化，从而使淬火钢的机械性能变坏（1分）。
过共析钢的淬火加热温度为：Ac1+30~50℃（1分）。
原因：过共析钢在淬火之前需要进行球化退火，使之得到球化体组织，再加热到上述温度时便得到奥氏体和粒状渗碳体，而淬火后为马氏体和粒状渗碳体。
由于有粒状渗碳体存在，不但不降低钢的硬度，反而提高耐磨性（1分）；同时，又因加热温度较低，奥氏体晶粒很细，淬火后可得到隐针马氏体组织（1分），使钢具有较好的机械性能。
但若将加热温度提高到以上，则会带来许多不良后果①渗碳体全部熔入奥氏体中，淬火后钢的耐磨性下降；②是奥氏体中碳含量显著粗化，淬火后得到粗大马氏体，显微裂纹的形成倾向增加；③奥氏体中含碳量增高，Ms点降低，淬火后Ar大大增加，钢的硬度降低；④加热温度高，使钢的氧化、脱碳加剧，淬火变形和开裂倾向增大，同时还缩短炉子的使用寿命（2分）。
五、分析题（每题12分，共24分）
1、高速钢（高碳高合金钢）有时采用分级淬火法，即工件从分级浴槽中取出后常常置于空气中冷却，但如果工件尚处于100~200℃时便用水清洗，将会发生什么问题？为什么？
答：由于高速钢中碳和合金元素的含量很高，因此高速钢的Ms和Mf点较低，Mf 点甚至低于室温或0℃（3分）。
当高速钢采用分级淬火时，若工件尚处于100~200℃时便用水清洗，由于此时还有很多过冷奥氏体没有转变（3分），此时用水清洗，冷却速度快，工件很容易发生开裂（4分）。
一般必须冷到40℃以下才允许清洗（2分）。
2、试分析φ10mm的45钢（退火状态），经下列温度加热并水冷后所获得的组织：
①700℃
②760℃
③840℃
答：退火状态下的45钢的组织为先共析F+P（2分）
①700℃：该温度尚未达到相变转变温度Ac1，因此在该温度下加热并水冷后组织不发生变化（1分），仍然为：先共析F+P（1分）；
②760℃；该加热温度处于Ac1~Ac3之间，属于亚温淬火（1分）。
加热后所得到的组织为A+F（1分），淬火后的组织为：M+F+Ar（2分）；
③840℃：该加热温度在Ac3以上，完全奥氏体化（2分），淬火后的组织为：M+Ar （2分）。