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材料热处理 固态相变 相变基础课程复习题纲

材料热处理 固态相变 相变基础课程复习题纲

“固态相变”课程复习提纲一、铁碳相图1、Fe-Fe3C相图,A1、A3、Acm线,下标c和r的含义。

2、纯铁加热时晶体结构的变化和膨胀特性。

3、各临界点的温度和碳含量。

4、应用杠杆定律计算各相含量。

二、奥氏体的形成1、奥氏体、铁素体和马氏体的结构和比容大小。

2、奥氏体晶核的形成和长大机制。

共析钢奥氏体形成时各相C浓度的分布。

为何奥氏体化时共析钢中的铁素体总是先消失(有残留碳化物)?3、奥氏体的成核率随过热度变化的规律与金属凝固时成核率随过冷度变化的规律有何不同?为何加热速度越快所形成奥氏体的成分越不均匀?4、温度、碳含量和原始组织如何影响奥氏体的形核和长大?5、奥氏体的三种晶粒度。

影响奥氏体晶粒度的因素有哪些?为何要细化奥氏体?三、珠光体转变1、片状珠光体的形成机理及C的扩散机制。

2、珠光体、索氏体和屈氏体的概念。

为何冷速越大,珠光体片层越薄?3、成核率N、长大速度G 与转变温度的关系。

4、影响珠光体转变的主要合金元素有哪些,起何作用?5、影响珠光体机械性能的主要因素(珠光体团尺寸、片层厚度)和机制及提高性能可采取的措施。

四、马氏体转变1、马氏体的晶体结构和转变的主要特点。

2、马氏体形成热力学:T0,M s,M f,A s,M d,A d等概念。

为何钢的马氏体转变有很大的热滞后(过冷度)?3、板条马氏体和片状马氏体的形态、亚结构和性能(强度、塑性)特点。

C含量对马氏体形态、M s点和γR的影响。

为何C含量越高M s点越低、室温下γR 越多?4、如何根据奥氏体和马氏体的物理性能特点,测定奥氏体转变为马氏体的过程。

5、形状记忆合金的特点和应用。

五、贝氏体转变1、上贝氏体和下贝氏体的形成温度范围、组织形态和性能特点。

2、为何说贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特点?恩金贝氏体相变假说。

3、上、下贝氏体中铁素体的含C量特点;与珠光体中的铁素体有何不同?4、影响贝氏体力学性能的主要因素及机理。

六、过冷奥氏体转变1、TTT曲线和CCT曲线的含义。

相变原理(复习题)

相变原理(复习题)

相变原理(复习题)相变原理复习习题第⼀章固态相变概论相变:指在外界条件(如温度、压⼒等)发⽣变化时,体系发⽣的从⼀相到另⼀相的变化过程。

固态相变:⾦属或陶瓷等固态材料在温度和/或压⼒改变时,其内部组织或结构会发⽣变化,即发⽣从⼀种相状态到另⼀种相状态的改变。

共格界⾯:若两相晶体结构相同、点阵常数相等、或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异,单存在⼀组特定的晶体学平⾯使两相原⼦之间产⽣完全匹配。

此时,界⾯上原⼦所占位置恰好是两相点阵的共有位置,界⾯上原⼦为两相所共有,这种界⾯称为共格界⾯。

当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时,称为第⼀类共格;⽽以切应变来维持时,成为第⼆类共格。

半共格界⾯:半共格界⾯的特点:在界⾯上除了位错核⼼部分以外,其他地⽅⼏乎完全匹配。

在位错核⼼部分的结构是严重扭曲的,并且点阵⾯是不连续的。

⾮共格界⾯:当两相界⾯处的原⼦排列差异很⼤,即错配度δ很⼤时,两相原⼦之间的匹配关系便不在维持,这种界⾯称为⾮共格界⾯;⼀般认为,错配度⼩于0.05时两相可以构成完全的共格界⾯;错配度⼤于0.25时易形成⾮共格界⾯;错配度介于0.05~0.25之间,则易形成半共格界⾯。

⼀级相变:相变前后若两相的⾃由能相等,但⾃由能的⼀级偏微商(⼀阶导数)不等的相变。

特征:相变时:体积V,熵S,热焓H发⽣突变,即为不连续变化。

晶体的熔化、升华,液体的凝固、⽓化,⽓体的凝聚,晶体中⼤多数晶型转变等。

⼆级相变:相变时两相的⾃由能及⼀级偏微商相等,⼆级偏微商不等。

特征:在临界点处,这时两相的化学位、熵S和体积V 相同;但等压热容量Cp、等温压缩系数β、等压热膨胀系数α突变。

例如:合⾦的有序-⽆序转变、铁磁性-顺磁性转变、超导态转变等。

均匀相变:没有明显的相界⾯,相变是在整体中均匀进⾏的,相变过程中的涨落程度很⼩⽽空间范围很⼤。

特点:A: ⽆需形核;B: ⽆明确相界⾯;⾮均匀相变:是通过新相的成核⽣长来实现的,相变过程中母相与新相共存,涨落的程度很⼤⽽空间范围很⼩。

相变理论试题及答案

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。

材料热力学与相变复习总结

材料热力学与相变复习总结

热力学定律定义表达式:一、能量从一种形式转化为其他形式时,其总量不变。

▽u=q —W二、一切自发过程都是不可逆的。

或热不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。

盖.吕萨克(Gay -Lussac )定律:恒压下,任何气体温度升高或降低1℃所引起的体积膨胀都等于它们零度时体积的1/273.16。

)16.2731(16.273000t V t V V V t +=+=敞开体系或开放体系: 与环境之间既有物质交换,也有能量交换的体系 封闭体系或关闭体系:与环境之间只有能量交换,而无物质交换的体系 隔离体系或孤立体系:与环境之间既无物质交换,也无能量交换的体系体系的性质是状态的函数。

我们把这些性质,包括体系的温度、压力、体积、能量或其他,都叫做体系的状态函数强度性质:与体系的总量无关的性质,例如温度、压强、比表面能、磁场强度等 广度性质:与体系的总量成比例的性质,例如体积、面积、质量等。

盖斯定律:同一化学反应,不论其经过的历程如何(一步或几步完成),只要体系的初态和终态一定,则反应的热效应总是一定的(相同的)。

对于可逆过程而言,qR/T 最大,所以对于同样的△u ,qR 是一定的,且仅取决于体系的状态。

这样,qR /T 就具备了状态函数的特点。

以S 表示之,称为熵。

T q S R∆=∆,Tdq dS R =熵虽然可以作为此问题判断的依据,但是只适用于隔离体系。

G 称为吉布斯(Gibbs )自由能,也是个状态函数,可以判断恒温恒压下过程可逆与否。

若令 G =H -TS 则dW' ≤-dG如果过程只作膨胀功,即dW' =0,则有 dG ≤0,或 △G ≤0 判断恒温恒压、无非膨功的条件下过程自发进行的可能性。

自由能减小不可逆、自发。

不变则可逆平衡。

能斯特定理0)()(lim lim 00=∆=∂∆∂→→T T P T S T G 后来人们提出了另外两种热力学第三定律的表达式: 0)(lim 0=∆→S T 00lim S S T =→ 将偏摩尔量的定义式中的广度性质G 以自由能F 代之,则得到偏摩尔自由能121......,,,)/(-∂∂=i n n n P T i i n F μ 化学位的物理意义是:恒温恒压下,加入微量i 所引起的体系自由能的变化。

相变原理作业和答案

相变原理作业和答案

第一章奥氏体1.简述奥氏体的形成机理?详述奥氏体化过程的几个阶段?机理:晶格改组和碳原子的重新分布,是通过原子扩散来实现的。

阶段:①A的形核②A的长大③A中残余碳化物的溶解④A的均匀化2.为什么亚共析钢在加热过程中也会有残余碳化物的形成?随着温度的升高,长大速度比n>7.5时,就会有残余碳化物产生3详述影响奥氏体形成动力学的因素?(形成动力学即指形成速度)1.加热温度T越高A形成速度越快2.钢的原始含碳量C%越高A形成速度越快3.原始组织越细A形成速度越快4.加热速度越快A形成速度越快5.合金元素存在即减弱A形成速度。

(①影响临界点:降低临界点的加速,提高的减速②影响C元素的扩散,阻止C扩散的减速,加速碳扩散的加速③自身扩散不易,使A形成速度降低)4.什么是起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度和他们的决定因素?起始晶粒度:指P刚刚转变为A时,A的晶粒大小。

影响因素:形核率和长大速度之比,n∝于N/V,N↑或V↓,起始晶粒↓。

实际晶粒度:实际生产或实验条件下得到A晶粒的大小。

影响因素:加热和保温条件;钢的质量。

本质晶粒度:表示在一定条件下某种钢中奥氏体晶粒长大的倾向。

规定:将钢加热到930℃±10℃保温3-8小时后测得的A晶粒的大小。

决定因素:炼钢工艺5.详述影响奥氏体晶粒长大的因素?答:1.加热温度和保温时间:温度越高长大越容易,时间越长长大越充分。

温度主要影响。

2.加热速度:加热速度越高A转变温度越高。

形核率和长大速度越高,晶粒越细小3.含碳量:一定温度下C%越高越容易长大,超过一定C%晶粒会越细小。

4.合金元素:于C 形成强或中碳化物的元素抑制长大,P,O,Mn等促进,Ni,Si无影响。

5.原始组织:原始组织越细A晶粒越细,不利于长大。

6 40钢和40Cr钢相比,哪个钢需要更长的奥氏体化时间?40Cr钢需要更长的奥氏体化时间。

原因:Cr可以提高临界点,使A形成速度下降。

Cr有很强的金属性,组织C的扩散,使A形成速度下降。

相变原理复习题

相变原理复习题

相变原理复习题(修改)绪论:相、相变的含义,举例说明物相发生突变的几种形式。

(物理学定义:)具有化学组成和物理性质(密度、强度、硬度、热膨胀系数、介电常数、热容、晶体结构等)完全相同的宏观物理系统。

(热力学定义:)在热力学变量的参数空间里,其自由能是可被解析的系统。

也就是说在同一相的两个状态可以互相转变而不引起热力学性能的突变。

1•相与相之间的转变2母相到新相的变化过程3热力学系统由一相转变为另一相。

3、举例说明物相发生突变的几种形式(答a、b、c三种形式,每种形式任举一例即可)a、从一种结构到另一种结构:固-液-气之间的相互转变:蒸发、熔化、凝固、升华等b、某种物理性质的跃变:磁性材料的顺磁-铁磁转变、顺电体-铁电体转变、液He的超流C、化学成分的变化:固溶体的脱溶:Al-Cu ' ' ' (CuAI 2)以及溶液的脱溶沉淀第一章相变的分类1•热力学分类的方法一级相变的定义及其特征并举例A、定义:相变时,如两相的自由焓(G)或化学势(卩)相等,但化学势的一阶偏导不等,此相变称为一级相变。

B、一级相变特征:1•有熵和体积的突变,表示有相变潜热的吸收或释放;2•存在温度或压强滞后现象;3•亚稳相和新相可以同时共存。

C、一级相变举例:(任举一例即可)凝固、沉积、升华、熔化以及金属中多数固态相变都是一级相变。

二级相变的定义及其特征并举例A、定义:相变时两相化学势相等,一阶偏导也相等,二阶偏导不等B、二级相变特征:1•无化学势、熵、和体积的变化;2•比热、压缩率、膨胀系数、热容、等出现突变;3.无温度、压强滞后现象,两相不可共存。

超导相变、磁性相变、二级铁电相变、二级有序-无序相变、玻璃态相变二级相变主要是一些比较特殊的相变:如铁磁相变、超导相变、超流等等。

成核-长大型,连续型相变的概念成核-长大型:由组成波动程度大,空间范围小的起伏开始发生的相变,初期起伏形成新相核心,然后是新相核心长大。

金属固态相变原理总复习2

金属固态相变原理总复习2

3.先共析体素体和伪珠光体的形成过程4.先共析铁素体的组织形态及形成机理第四章1.马氏体转变的特点a.切变共格和表面浮凸现象b.马氏体转变的无扩散性c.具有一定的位向关系和惯习面d.马氏体转变时在一个温度范围内完成的e.马氏体转变具有可逆性2.什么是马氏体?钢中马氏体是碳在α‐F e中的过饱和固溶体。

3.板条马氏体和片状马氏体的区别(1)板条M 亚结构:高密度位错切变以滑移方式进行形成原因:a。

机械稳定化 b.碳原子扩散使A中碳浓度升高(2)片状M 亚结构:孪晶+少量位错4.奥氏体经理大小对板条宽度无影响5.奥氏体热稳定化淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中停留而引起奥氏体的稳定性提高,使马氏体转变迟滞的现象称为奥氏体的热稳定化6.高速钢淬火后为什么要经过560℃三次回火?能否采用一次较长时间的回火?高速钢淬火后大部分转变为马氏体,残余奥氏体量为20%~25%,甚至更多。

第一次回火后,有15%左右的残余奥氏体转变为马氏体,剩余10%左右的残余马氏体以及15%左右的淬火马氏体,还会产生新的应力,对性能有一定的影响。

所以要进行二次回火。

又有5%~6%的残余奥氏体转变为马氏体,同样为剩余的残余奥氏体以及淬火马氏体转变为回火马氏体,并清除应力。

经过三次回火残余奥氏体剩余1%~3%左右,所以三次回火的目的是促进残余奥氏体转变为马氏体,未回火马氏体转变为回火马氏体,减少碳含量。

560℃的原因是,高速钢中出现反稳定化的温度为500~560℃,所以560℃时一定会出现饭稳定化现象,此时,奥氏体的热稳定化程度下降,提高了残余奥氏体的Ms点,有利于奥氏体向马氏体转变7.为什么碳原子的固溶强化效应在马氏体中如此强烈,而在奥氏体中却不大?一般认为,奥氏体和马氏体中的碳原子均处于由铁原子组成的八面体中心,但奥氏体中的八面体为正八面体,碳原子的溶入只能使奥氏体点阵产生对称膨胀,并不发生畸变。

而马氏体中的八面体为扁八面体,C原子溶入后发生不对称畸变,形成以C原子为中心的畸变偶极应力场,这个应力场与位错产生强烈的交互作用,使马氏体强度的升高。

金属固态相变原理考试复习思考题

金属固态相变原理考试复习思考题

复习思考题1.复习思考题1.固态相变和液-固相变有何异同点?相同点:(1)都需要相变驱动力(2)都存在相变阻力(3)都是系统自组织的过程不同点:(1)液-固相变驱动力为自由焓之差△G 相变,阻力为新相的表面能△G表,基本能连关系为:△G = △G 相变+△G表,而固态相变多了一项畸变能△G畸,基本能连关系为:△G = △G 相变+△G界面+△G畸(2)固态相变比液-固相变困难,需要较大的过冷度。

2.金属固态相变有那些主要特征?相界面;位向关系与惯习面;弹性应变能;过渡相的形成;晶体缺陷的影响;原子的扩散。

3. 说明固态相变的驱动力和阻力?在固态相变中,由于新旧相比容差和晶体位向的差异,这些差异产生在一个新旧相有机结合的弹性的固体介质中,在核胚及周围区域内产生弹性应力场,该应力场包含的能量就是相变的新阻力—畸变自由焓△G畸。

则有:△G = △G 相变+△G界面+△G畸式中△G 相变一项为相变驱动力。

它是新旧相自由焓之差。

当:△G 相变=G 新 -G 旧 <0 △G 相变小于零,相变将自发地进行(△G界面+△G畸)两项之和为相变阻力。

(1)界面能△G界面界面能σ由结构界面能σst和化学界面能σch组成。

即:σ=σst+σch结构界面能是由于界面处的原子键合被切断或被削弱,引起了势能的升高,形成的界面能。

(2)畸变能阻力—△G畸4.为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相?过渡相的形成有利于降低相变阻力,5. 晶体缺陷对固态相变有何影响?晶核在晶体缺陷处形核时,缺陷能将贡献给形核功,因此,晶体通过自组织功能在晶体缺陷处优先性核。

晶体缺陷对形核的催化作用体现在:(1)母相界面有现成的一部分,因而只需部分重建。

(2)原缺陷能将贡献给形核功,使形核功减小。

(3)界面处的扩散比晶内快的多。

(4)相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛。

(5)溶质原子易于偏聚在晶界处,有利于提高形核率。

6.扩散型相变和无扩散型相变各有那些特征?(1)扩散型相变原子迁移造成原有原子邻居关系的破坏,在相变时,新旧相界面处,在化学位差驱动下,旧相原子单个而无序的,统计式的越过相界面进入新相,在新相中原子打乱重排,新旧相排列顺序不同,界面不断向旧相推移,此称为界面热激活迁移,是扩散激活能与温度的函数。

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08年工大材料系材料相变原理总复习题(貌似考研也能用)题:材料相变原理复习题第一章:1说明成分、相、结构和组织四个概念的含义,并讨论45#钢室温平衡状态下的成分、相、结构和组织。

2 试述金属固态相变的主要特征。

3 哪些基本变化可以被称为固态相变?4 简述固态相变过程中界面应变能产生的原因。

5 简述固态相变形成新相的形状与界面能和界面应变能的关系,6 扩散型相变和无扩散型相变各有哪些主要特点?第二章:1 试述钢中奥氏体和铁素体的晶体结构、碳原子可能存在的部位以及碳原子在奥氏体和铁素体中的最大理论含量和实际含量。

2 以共析钢为例说明奥氏体的形成过程,并说明为什么在铁素体消失的瞬间还有部分渗碳体未溶解。

3 试述影响奥氏体晶粒长大的因素。

4 解释下列概念:惯习面,非均匀形核,奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度,钢在加热时的过热现象,钢的组织遗传和断口遗传。

第三章:1 试述影响珠光体转变动力学的因素。

2 试述钢中相间沉淀长生条件和机理。

3 概念解释:伪共析组织,魏氏组织,“派敦”处理。

第四章:1 试述马氏体的晶体结构及其产生原因。

2 简述马氏体异常正方度的产生原因。

3 试述马氏体转变的主要特点。

4 试述钢中板条状马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。

5 Ms点的定义和物理意义。

6 试述影响Ms点的主要因素。

7 试述引起马氏体高强度的原因。

8 概念解释:奥氏体的热稳定化,奥氏体的机械稳定化,马氏体的逆转变,伪弹性,相变冷作硬化,形状记忆效应。

第五章:1 试述贝氏体转变的基本特征。

2试述钢中上贝氏体和下贝氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。

3 试述影响贝氏体性能的基本因素。

4 试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。

第七章:1 什么是回火?回火的目的是什么?2 试述淬火钢回火转变的基本过程。

3 简述第一类回火脆性的特点及产生原因。

4简述第二类回火脆性的特点及产生原因。

5 简述预防和减轻第二类回火脆性的方法。

6 概念解释:二次硬化,二次淬火,回火脆性敏感度,回火脆度。

第八章:1 概念解释:固溶处理,脱溶,时效,时效合金的回归现象,调幅分解。

2 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。

一女生做的答案:1说明成分、相、结构和组织四个概念的含义,并讨论45#钢室温平衡状态下的成分、相、结构和组织。

答:成分——元素的组成和含量;相——具有相同物理化学性质且与其他部分以界面分开的局晕部分;结构——原子的排列;组织——各相的大小形状。

45#钢0.45%C+99.55%Fe a-Fe+Fe3C a-Fe体心立方点阵片状或层状2 试述金属固态相变的主要特征。

答:相界面:金属固态相变时,新相和母相的界面分为两种。

位相关系:两相界面为共格或半共格时新相和母相之间必然有一定位相关系,两项之间没有位相关系则为非共格界面。

惯习面:新相往往在母相一定晶面上形成,这个晶面称为惯习面。

应变能:圆盘型粒子所导致的应变能最小,其次是针状,球状最大。

固态相变阻力包括界面能和应变能。

晶体缺陷的影响:新相往往在缺陷处优先成核。

原子的扩散:收扩散控制的固态相变可以产生很大程度的过冷。

无扩散型的相变形成亚稳定的过度相。

过度相的形成:固态相变的过程往往先形成亚稳相以减少表面能,因而常形成过度点阵。

3 哪些基本变化可以被称为固态相变?答:1、晶体结构的变化;2、化学成分的变化;3、固溶体有序化程度的变化。

4 简述固态相变过程中界面应变能产生的原因。

答:新相和母相的比容不同,新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变。

两项界面不匹配也引起弹性应变能,以共格界面为最大,半共格次之,非共格为0.5 简述固态相变形成新相的形状与界面能和界面应变能的关系。

答:圆盘形粒子所导致的应变能最小,其次是针状,球形粒子最大。

界面不共格时,盘状应变能最低,界面能较高,球形界面能最低,但应变能最大。

6 扩散型相变和无扩散型相变各有哪些主要特点?答:扩散型:a有原子扩散运动,转变速率决定于扩散速度。

B新相和母相成分往往不同。

C只有因比容不同引起的体积变化,没有形状改变。

D位相关系可有可无。

无扩散形:a存在由于均匀切变引起的形状改变,相变过程中原子为集体的协同运动,所以使晶体外形发生变化。

B新相和母相化学成分相同c新相和母相之间存在一定的位相关系d相界面移动速度极快,可接近声速。

1 试述钢中奥氏体和铁素体的晶体结构、碳原子可能存在的部位以及碳原子在奥氏体和铁素体中的最大理论含量和实际含量。

答:奥氏体为c在r-Fe中的固溶体,c原子在面心立方的中心或棱边的中点。

理论含量为20%,实际最大为2.11%。

铁素体c原子在体心立方晶胞的八面体间隙处,c理论含量为39.1% 实际含量为0.02%(重量百分浓度)2 以共析钢为例说明奥氏体的形成过程,并说明为什么在铁素体消失的瞬间还有部分渗碳体未溶解。

答:1奥氏体晶核的形成:奥氏体晶核易于在铁素体与渗碳体相界面形成2奥氏体的长大:奥氏体中的碳含量是不均匀的,与铁素体相接处碳含量较低,与渗碳体相接处碳含量较高,引起碳的扩散,破坏了原先碳浓度的平衡,为了恢复碳浓度的平衡,促使铁素体向奥氏体转变以及fe3c的溶解,直至铁素体全部转变为奥氏体为止。

3残余渗碳体的溶解:铁素体比奥氏体先消失,因此还残留未溶解的渗碳体,随时间的延长不断融入奥氏体,直至全部消失。

4奥氏体均匀化:残余渗碳体全部溶解时,奥氏体中的碳浓度依然是不均匀的,继续延长保温时间,通过碳的扩散,可使奥氏体碳含量逐渐趋于均匀。

渗碳体残余的原因:相界面向铁素体中的推移速度比向渗碳体中推移速度快14.8倍,但是铁素体片厚度仅比渗碳体片大7倍,所以铁素体先消失,还有相当数量的剩余渗碳体未完全溶解。

3 试述影响奥氏体晶粒长大的因素。

答:受到加热速度、保温时间,钢的成分,沉淀析出粒子性质、数量,大小和分布,以及原始组织和加热速度的影响。

1加热温度和保温时间的影响:加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒将越粗大。

低温时保温时间影响较小,高温时保温时间影响开始较大,随后减弱。

2加热速度的影响:加热速度越快,奥氏体起始晶粒度越细小。

3钢的碳含量:在一定碳含量范围内奥氏体晶粒大小随钢中碳含量增加而增大,超过限度时,碳含量进一步增加,奥氏体晶粒反而减小。

4合金元素的影响:钢中加入适量形成难熔化合物的合金元素,强烈阻碍奥氏体晶粒长大,使奥氏体晶粒粗化温度显著提高。

4 解释下列概念:惯习面,非均匀形核,奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度,钢在加热时的过热现象,钢的组织遗传和断口遗传。

答:固态相变时,新相往往在母相的一定界面上开始形成,这个晶面即称为惯习面。

非均匀成核:新相核心主要是在母相的晶界、层错、位错等晶体缺陷处形成。

奥氏体起始晶粒度:奥氏体形成刚结束,其晶粒边界刚刚相互接触时晶粒的大小。

实际晶粒度:钢经热处理后获得的实际奥氏体晶粒大小。

本质晶粒度:根据标准实验方法,在930+10度,保温3~8小时后测定的奥氏体晶粒大小。

钢在加热时的过热现象:钢在热处理时,由于加热工艺不当而引起的奥氏体实际晶粒度粗大,以至在随后淬火成正火时得到十分粗大的组织,从而使钢的机械性能显著恶化。

钢的组织遗传:在原始奥氏体晶粒粗大的情况下若钢以非平衡组织加热奥氏体化,则在一定的加热条件下,新形成的奥氏体化晶粒会继承和恢复原始粗大的奥氏体晶粒。

钢的断口遗传:原始奥氏体晶粒粗大的非平衡组织钢,再次以中等加热速度加热到ac3以上,奥氏体晶粒会明显细化,但细晶粒纤维组织出现了粗晶断口。

1 试述影响珠光体转变动力学的因素。

珠光体的转变决定于成核和长大的速度影响因素可以分为两类:钢本身内在的因素:1、化学成分2、组织结构的状态。

外界因素:1、加热因素,保温时间。

一、温度。

温度太低c原子无法扩散,很难形成珠光体。

二、碳含量的影响。

三、奥氏体成分的均匀性和过剩相溶解情况的影响。

四、奥氏体晶粒度的影响。

五、奥氏体化温度和时间的影响。

六、应力和塑性变形的影响。

2 试述钢中相间沉淀长生条件和机理。

答:1、低碳。

2、强碳化合物合金元素。

3、适当的奥氏体化条件。

4、转变条件:温度、冷却速度。

5、应力和索性形变。

3 概念解释:伪共析组织,魏氏组织,“派敦”处理。

答:伪共析组织:在A1点以下,随着过冷奥氏体转变温度的降低,亚共析钢中先共析铁素体的数量和过共析钢中先共析渗碳体析出数量都减少,当过冷到T2温度转变时,将不再析出铁素体和渗碳体在这种情况下过冷奥氏体全部转变为珠光体型组织,但因合金的成分并非共析成分魏氏组织:工业上将具有先共析片状铁素体或针状渗碳体加珠光体的组织,都成为魏氏组织。

前者为阿尔法-Fe魏氏组织,后者为渗碳体魏氏组织派顿处理:使高碳钢获得细珠光体,再经过深度冷拔,获得高强度钢丝、1 试述马氏体的晶体结构及其产生原因。

答:晶体结构:马氏体是由fe元素和c元素组成的单向结构,其中fe原子构成了体心立方,c原子分布在八面体间隙中。

产生原因:c原子在马氏体点阵中可能位置为由fe原子组成的扁八面体空隙中,c原子有效半径>扁八面体孔隙在短轴方向上的半径,故在平衡状态下,C 的溶解度极小,然而一般钢中马氏体碳含量远远超过这个数值,引起点阵畸变,C溶入点阵扁八面体空隙后,力图使其变为正八面体,结果使短轴伸长,另外两个方向收缩,从而使体心立方转向体心正方点阵。

2 简述马氏体异常正方度的产生原因。

答:正方度=c/a异常低正方度产生原因:正方度是由c原子在同一个亚点阵间隙中分布而造成的,所以在快冷的情况下,本来分布均匀的c原子要跑到同一亚点阵中需要运动时间,所以钢新生成时,c原子还没有运动分布到同一亚点阵中就开始测量,因而出现异常正方度。

偏高:钢形成时,若全部跑到同一亚点阵中,结果就偏高,但是,计算发现即使全部c原子占据第三亚点阵,马氏体正方度也不能达到实验中测量的,因此,异常高正方度还与合金元素的有序分布有关。

3 试述马氏体转变的主要特点。

答:1切变共格和表面浮凸现象,(1)马氏体形成以切变的方式实现的,同时马氏体和奥氏体之间界面上的原子是共有的,切变共格界面,且新相与母相之间永远共格(2)相变区和未相变区表面上的浮凸现象2马氏体转变的无扩散性,(1)原子不发生扩散,只发生整体运动,每个原子的相邻关系和环境不变。

(2)成分不发生变化(3)转变温度低,转变速度高,低温下扩散速度极小转变不能以扩散方式进行。

3具有一定的位向关系和惯习面(1)马氏体转变新相母相之间存在一定的位相关系。

KS关系,西山关系,GT关系。

(2)马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的。

随马氏体形成温度下降惯习面有向高指数变化的趋势。

4马氏体转变是在一个温度范围内形成的。

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