固态相变试题
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一、名称解释（10分，每题2分）1.冋火马氏体答：淬火钢在低温回火吋得到的组织。
2.回火脆性答：随冋火温度升高，一般是钢的强度、硬度降低，塑性升高，但冲击韧性不一定总是随回火温度升高而升高，有些钢在某些温度回火时，軔性反而显著下降的现象。
3.组织遗传答：合金钢构件在热处理吋，常出现由于锻压、轧制、铸造、焊接等工艺而形成的原始有序粗晶组织。
这些非平衡的粗品有序组织（马氏体、贝氏体、魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象，称为组织遗传。
4.时效答：过饱和的固溶体在室温放賈或加热到一定温度下保持一段时间，使得溶质原子在同溶体点阵中的一定区域内析山、聚集、形成新相，引起合金的组织和性能的变化称为吋效。
5.形状记忆效应答：将某些金属材料进行变形后加热到某一特定温度以上时，能自动回复到原來的形状的效应。
6.二次硬化现象当M中K形成元素含量足够多时，500° C以上回火会析出合金碳化物，细小的弥散分布的合金K将使己经因回火温度升高而下降的硬度重新升高，故称二次硬化。
7.晶粒度设n为放大10（）倍时每645mm2（lin2）而积P、j的晶粒数，则下式屮的N被用来表示晶粒大小的级别，被称为晶粒度。
N=2N-1二、填空：（20分，每空0.5分）1.马氏体转变时K-S关系是指{110} a ’| {111} y （晶面关系）,< 111 > u ’ |< 110〉y （晶向关系）o2.奥氏体是碳溶于丫一Fe固溶体，碳原子位于八面体屮心位置，钢中马氏体是碳溶于a 一Fe 过饱和固溶体，具有体心正方点阵点阵。
3.固相界面根据其共格性有选搔，半共格，非共格，其巾非共格界面的弹性应变能最小。
4.M回火加热时，回火转变过程依次为M屮碳原子的偏聚和聚集,M的分解，残余A分解，碳化物类型变化,a相回复与PJ•结晶。
5.由淬火吋造成的三类内应力在回火吋，随着回火温度的升高，三类应力消失或减小的顺序和原因为••笫H类应力，原因是M分解，造成碳原子析出；第X类应力，原因是碳化物的析出;第二类应力，原因是a相再结晶o6.时效硬化机制有内应变强化，切过颗粒强化，绕过析出相（Orowan机制）。
固态相变部分复习提纲 2
固态相变部分（60分）试题类型：一、选择题（20分）二、名词解释（20分）1．何谓奥氏体本质晶粒度？（3分）答：根据标准试验方法，在930±10℃，保温3－8小时后测定的奥氏体晶粒大小。
、2．何谓奥氏体热稳定化？（3分）答：淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中停留引起奥氏体稳定性提高，而使马氏体转变迟滞的现象。
3．何谓二次硬化？（4分）答：含有Mo、V、W、Nb、Ti等合金元素的钢淬火后回火时，随温度升高，析出特殊碳化物，导致钢的再度硬化的现象。
4．Ms点的定义及其物理意义是什么？（5分）答：马氏体转变开始温度，即奥氏体和马氏体的两相自由能差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。
5．写出马氏体相变的K-S位向关系和西山位向关系。
（5分）答：①K-S关系：{111}γ∥{110}α’；<110>γ∥<111>α’②西山关系：{111}γ∥{110}α’；<112>γ∥<110>α’6．简述马氏体相变的主要特征。
（10分）答：切变共格和表面浮凸现象；无扩散性；具有一定的位向关系和惯习面；在一个温度范围内完成相变（Ms-Mf），大于某一临界冷速；可逆性，有As点和Af点；钢中马氏体转变速度极快；7．简述淬火碳钢回火时的组织转变概况。
（15分）答：①马氏体中碳的偏聚(回火前期阶段－时效阶段) 80-100℃以下板条马氏体，C原子向位错线附近偏聚，马氏体弹性畸变能下降。
片状马氏体，大多数C在某些晶面上富集，形成小片状富碳区，这种偏聚称为予沉淀聚集。
②马氏体分解(回火第一阶段转变)100-250℃含碳量较高的片状马氏体发生分解，马氏体中的C％降低，正方度c/a减小。
分解机构：<150℃为双相分解，>150℃为连续式分解。
分解产物：过饱和度下降的马氏体＋弥散分布的亚稳碳化物(ε-FexC)。
ε-FexC 的结构为密排六方点阵，惯析面为{100}α’，并与母相保持一定的位向关系，形态为条状薄片。
《固态相变理论》作业2
②惯习面和不变平面： 马氏体往往在母相的一定晶面上开始形成，这一定的晶面 即称为惯习面。马氏体和母相的相界面，中脊面都可能成为惯习面。钢中： <0.5%C，惯习面为{111}γ ；0.5～1.4%C，为{225}γ ；1.5～1.8%C，为{259}γ 。 直线划痕在倾动面处改变方向，但仍保持连续，且不发生扭曲。说明马氏体与母 相保持切变共格，惯习面未见宏观可测的应变和转动，即惯习面为不变平面。③ 不变平面应变： 倾动面一直保持为平面。发生马氏体相变时，虽发生了变形， 但原来母相中的任一直线仍为直线， 任一平面仍为平面， 这种变形即为均匀切变。 造成均匀切变且惯习面为不变平面的应变即为不变平面应变。 （ 3 ） 马 氏 体 和 奥 氏 体 具 有 一 定 的 位 向 关 系 ① K-S 关 系 ： (G.Kurdyumov-G.Sachs) {111}γ ∥{110}M；<110>γ ∥<111>M 1.4％C 钢，由 于 3 个奥氏体<110>γ 方向上(每个方向上有 2 种马氏体取向)可能有 6 种不同的 马氏体取向，而奥氏体的 {111}γ 晶面族中又有 4 种晶面，从而马氏体共有 24 种取向（变体） 。②西山关系： (Z.Nishiyama){111} γ ∥ {110}M ； <112> γ ∥ <110>M Fe-30％Ni 合金，按西山关系，在每个{111}γ 面上，马氏体可能有 3 种取向，故马氏体共有 12 种取向（变体）③G-T 关系(Greninger-Troiano)和 K-S 关系略有偏差 {111}γ ∥{110}M 差 10 ；<110>γ ∥<111>M 差 20； Fe-0.8％ C-22％Ni 合金④K-N-V 机制（P.M.Kelly-J.Nutting-J.A.Venables）为了研究奥氏体 向马氏体的转变， 人们采用了各种金相法和 x 光衍射法，所得到的结果可以作为 反应过程中关于原子迁移的早期理论的基础。但是要对理论加以改进，我们还要 求有新的实验方法和得到更多的实验事实。随着薄膜技术的发展，已经运用透射 电子显微镜和电子衍射进行了广泛的研究。人们进一步发现，在钴，镍铬不锈钢 和高锰钢中，层错可能是马氏体的核心，面心立方的奥氏体(γ )要经过一个六角 密集结构的中间状态ε 之后才转变成体心立方的马氏体α ’ 。从电子显微镜可 以看到，马氏体总是在与ε 相接壤处出现，特别是在两片ε 相相交处出现。因 此，Kelly 等提出了这类合金相变的顺序是γ -ε -α ’ 。
固态相变试卷(2000)
固态相变试卷一、选择题(单项选择) 每题2分，共30分1、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 BB ln ln γ之间的关系是： A) F A >F BB) F A <F B C) F A =F B D) 无确定的数量关系2、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3、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4、多晶体中每段晶界上必须作用有大小等于F r =∂∂θr的扭距项，才能维持晶界不动。
那么多晶体平衡时，不同晶界的扭矩项是靠A) 晶界热激活提供 B) 晶界的相互作用提供C) 晶界上的第二相提供 D) 晶界上的杂质原子提供5、再结晶的驱动力和晶粒长大的驱动力A) 相同，因为是同一过程的两个阶段B) 相同，因为它们的驱动力都是减少系统界面能C) 不同，因为再结晶驱动力是消除晶粒中的应变能，而晶粒长大是减少界面能D) 不同，因为再结晶的驱动力是减少晶粒的界面能，而晶粒长大是减少体积自由能6、若α+β两相合金中，α和β之间是K-S 位相关系，则α/β相界是A) 完全共格界面 B) 由小台阶组成的复杂半共格界面C) 由小台阶组成的非共格界面 D) 平直的半共格界面7、Al-Ag 系中GP 区是球状，而Al-Cu 系中GP 区是层状，这是因为A) Al-Ag 系中GP 区错配度δ为正值, Al-Cu 系中GP 区错配度δ为负值B) Al-Ag 系中GP 区错配度δ<5%, Al-Cu 系中GP 区错配度δ>5%C) Al-Ag 系中GP 区错配度δ>1%, Al-Cu 系中GP 区错配度δ<1%D) Al-Ag 系中GP 区错配度δ>5%, Al-Cu 系中GP 区错配度δ<7%8、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9、珠光体的生长速率和最小层间距A) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率减小，最小层间距增大B) 都和∆T无关C) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率增大，最小层间距减小D) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率和最小层间距都增大10、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11、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12、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、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15、在Cu-Zn系中，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 m1二、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）三、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）四、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）五、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。
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. ×
固态相变习题
第一章自测题试卷1、固态相变就是固态金属(包括金属与合金)在( )与( )改变时,( )得变化。
2、相得定义为( )。
3、新相与母相界面原子排列方式有三种类型,分别为( )、( )、( ),其中( )界面能最低,( )应变能最低。
4、固态相变得阻力为( )及( )。
5、平衡相变分为( )、( )、( )、( )、( )。
6、非平衡相变分为( )、( )、( )、( )、( )。
7、固态相变得分类,按热力学分类:( )、( );按原子迁动方式不同分类:( )、( );按生长方式分类( )、( )。
8、在体积相同时,新相呈( )体积应变能最小。
A.碟状(盘片状) B、针状 C、球状9、简述固态相变得非均匀形核。
10、简述固态相变得基本特点。
第二章自测题试卷1、分析物相类型得手段有( )、( )、( )。
2、组织观测手段有( )、( )、( )。
3、相变过程得研究方法包括( )、( )、( )。
4、阿贝成像原理为( )。
5、物相分析得共同原理为( )。
6、扫描电镜得工作原理简单概括为:( )。
7、透射电子显微镜得衬度像分为( )、( )、( )。
第三章自测题试卷1、根据扩散观点,奥氏体晶核得形成必须依靠系统内得( ):A、能量起伏、浓度起伏、结构起伏B、相起伏、浓度起伏、结构起伏C、能量起伏、价键起伏、相起伏D、浓度起伏、价键起伏、结构起伏2、奥氏体所具有得性能包括:( )A、高强度、顺磁性、密度高、导热性差;B、高塑性、顺磁性、密度高、导热性差;C、较好热强性、高塑性、顺磁性、线膨胀系数大;D、较好热强性、高塑性、铁磁性、线膨胀系数大。
3、影响奥氏体转变得影响因素包括( )、( )、( )、( )。
4.控制奥氏体晶粒大小得措施有:( ),( ),( ),( )。
5.奥氏体就是Fe-C合金中得一种重要得相,一般就是指( ),碳原子位于( )。
6、绘图说明共析钢奥氏体得形成过程。
7、奥氏体易于在铁素体与渗碳体得相界面处成核得原因就是什么？8、简述连续加热时奥氏体转变得特点。
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。
(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.。
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固态相变题库及答案固态相变课程复习思考题2012-5-171.说明金属固态相变的主要分类及其形式2.说明金属固态相变的主要特点3.说明金属固态相变的热力学条件与作用4.说明金属固态相变的晶核长大条件和机制5.说明奥氏体的组织特征和性能6.说明奥氏体的形成机制7.简要说明珠光体的组织特征8.简要说明珠光体的转变体制9.简要说明珠光体转变产物的机械性能10.简要说明马氏体相变的主要特点11.简要说明马氏体相变的形核理论和切边模型12.说明马氏体的机械性能，例如硬度、强度和韧性 13.简要说明贝氏体的基本特征和组织形态 14.说明恩金贝氏体相变假说 15.说明钢中贝氏体的机械性能16.说明钢中贝氏体的组织形态17.分析合金脱溶过程和脱溶物的结构18.分析合金脱溶后的显微组织19.说明合金脱溶时效的性能变化20.说明合金的调幅分解的结构、组织和性能21.试计算碳含量为2.11%（质量分数）奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？22.影响珠光体片间距的因素有哪些？23.试述影响珠光体转变力学的因素。
24.试述珠光体转变为什么不能存在领先相25.过冷奥氏体在什么条件下形成片状珠光体，什么条件下形成粒状珠光体26.试述马氏体相变的主要特征及马氏体相变的判据27.试述贝氏体转变与马氏体相变的异同点28.试述贝氏体转变的动力学特点29.试述贝氏体的形核特点30.熟悉如下概念：时效、脱溶、连续脱溶、不连续脱溶。
31.试述Al-Cu合金的时效过程，写出析出贯序32.试述脱溶过程出现过渡相的原因33.掌握如下基本概念：固态相变、平衡转变、共析相变、平衡脱溶、扩散性相变、无扩散型相变、均匀形核、形核率1.说明金属固态相变的主要分类及其形式？（1）按热力学分类：①一级相变②二级相变（2）按平衡状态图分类：①平衡相变㈠同素异构转变和多形性转变㈡平衡脱溶沉淀㈢共析相变㈣调幅分解㈤有序化转变②非平衡相变㈠伪共析相变。
㈡马氏体相变。
㈢贝氏体相变。
㈣非平衡脱溶沉淀。
（3）按原子迁移情况分类：①扩散型相变。
②非扩散型相变（4）按相变方式分类：①有核相变②无核相变2.说明金属固态相变的主要特点？⑴相界面：根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界面、半共格界面和非共格界面。
⑵位向关系与惯习面：在许多情况下，金属固态相变时新相与母相之间往往存在一定的位向关系，而且新相往往在母相一定的晶面上开始形成，这个晶面称为惯习面通常以母相的晶面指数来表示。
⑶弹性应变能：金属固态相变时，因新相和母相的比容不同可能发生体积变化。
但由于受到周围母相的约束，新相不能自由膨胀，因此新相与其周围母相之间必将产生弹性应变和应力，使系统额为地增加了一项弹性应变能。
⑷过渡相的形成：当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。
⑸晶体缺陷的影响：固态晶体中存在着晶界、亚晶界、空位及位错等各种晶体缺陷，在其周围点阵发生畸变，储存有畸变能。
一般地说，金属固态相变时新相晶核总是优先在晶体缺陷处形成。
⑹原子的扩散：在很多情况下，由于新相和母相的成分不同，金属固态相变必须通过某些组织的扩散才能进行，这时扩散便成为相变的控制因素。
3.说明金属固态相变的热力学条件与作用？金属固态相变的热力学条件：（1）相变驱动力相变热力学指出，一切系统都有降低自由能以达到稳定状态的自发趋势。
若具备引起自由能降低的条件，系统将由高能到低能转变转变，称为自发转变。
金属固态相变就是自发转变，则新相自由能必须低于旧相自由能。
新旧两相自由能差既为相变的驱动力，也就是所谓的相变热力学条件。
（2）相变势垒要使系统有旧相转变为新相除了驱动力外，还要克服相变势垒。
所谓相变势垒是指相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。
金属固态相变的热力学作用:①为相变的发生提供动力；②明确相变发生所要克服的势垒，即激活能。
4.说明金属固态相变的晶核长大条件和机制？金属固态相变的晶核长大条件:①要求具有合适的过冷度;②有合适的晶核表面结构金属固态相变的晶核长大机制:如果新相晶核与母相之间存在着一定的晶体学位向关系，则生长时此位向关系仍保持不变，以便降低表面能。
新相的生长机制也与晶核的界面结构有密切关系，具有共格、半共格或非共格界面的晶核，其长大方式也各不相同，不过完全共格情况很少，大都是非共格和半共格界面。
（1）非共格界面的迁移一般非共格界面的迁移方式有两种；一种方式是母相原子通过热激活越过界面不断地短程迁入新相，界面随之向母相中迁移，新相长大。
另一种方式是非共格界面呈台阶状结构，台阶的高度为一个原子的尺度。
（2）半共格界面的迁移因半共格界面具有较低的界面能，故在长大过程中界面往往保持平面。
由于相变过程中原子迁移都小于一个原子间距，故又称为无扩散型相变。
5、说明奥氏体组织特征和性能？答：组织特征：奥氏体的通常是由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。
它是C溶于γ-Fe中的固溶体，C原子γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体中心间隙位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中心。
性能：（1）奥氏体的硬度和屈服强度不高。
（2）塑性好，易变形、加工成形性好。
（3）具有最密排结构，致密度高，比容最小。
（4）铁原子自扩散激活能大，扩散系数小，热强性好，可用作高温钢。
（5）具有顺磁性，转变产物胃铁磁性，可作为无磁性钢。
（6）线膨胀系数大，可作热膨胀灵敏仪表元件（7）导热性差，加热应采用小热速度，以免工件变形。
6、说明奥氏体形成机制？答：奥氏体的形成是一个由α到γ的点阵重构、渗碳体溶解以及C在奥氏体中扩散重新分布的过程。
其形成过程包括：①奥氏体形核，其形核位置通常在铁素体和渗碳体的两相界面上；②奥氏体晶核向α及Fe3C两个方向长大，奥氏体在中的碳溶度差是奥氏体形核的必然结果，是相界面推移的驱动力。
③剩余碳化物溶解。
④奥氏体均匀化。
7、简要说明珠光体的组织特征？答：共析碳钢加热奥氏体化后缓慢冷却，在稍低于A1温度时奥氏体将分解为铁素体与渗碳体的混合物，成为珠光体。
其典型形态呈片状或层状。
片状珠光体是由一层铁素体与一层渗碳体交替堆叠而成的。
片状珠光体的片层间距S0大小主要取决于珠光体的形成温度。
在连续冷却条件下，冷去速度越大，珠光体的形成温度越低，即过冷度越大，则片层间距就越小。
珠光体是在一个温度范围内形成，在高温形成的珠光体较粗，低温形成的珠光体较细在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织，成为“粒状珠光体”和“球状珠光体”，一般是经过球化退火处理后获得的。
珠光体形成时，新相（铁素体和渗碳体）与母相（奥氏体）之间存在一定的晶体学位相关系，使新相和母相的原子在界面上能够较好地匹配。
此外，在珠光体团中，铁素体与渗碳体之间也存在一定的位相关系8.简要说明珠光体的转变机制？珠光体转变是一个形核长大的过程，可分为片状珠光体和粒状珠光体。
珠光体是由铁素体和渗碳体两相组成的，因此有领先相的问题，一般认为，过冷度小的时候渗碳体是领先相，过冷度大时铁素体是领先相。
1.片状珠光体的形成是由于均匀的奥氏体冷却到A1点以下时，因为能量，成分和结构起伏，首先在形核功较小的晶界上形成一小片渗碳体晶核，长大过程中，纵向长大是渗碳体片和铁素体片同时连续的向奥氏体中延伸，而横向长大是渗碳体片与铁素体片交替堆叠增多。
2粒状珠光体是通过片状珠光体中渗碳体的球化而获得的。
9.简要说明珠光体转变产物的机械性能？答：共析钢珠光体的机械性能主要取决于奥氏体化温度和珠光体形成温度。
①片状珠光体随着珠光体的片层间距与珠光体团直径的减小，珠光体的强度、硬度以及塑性均提高。
②粒状珠光体与片状珠光体相比粒状珠光体的强度、硬度稍低，而塑性较高。
粒状珠光体的切削性好，对刀具的磨损小，冷压时的成型性也好，加热淬火时的变形和开裂的倾向性小。
粒状珠光体的性能还取决于碳化物颗粒的形态、大小和分布。
③在相同抗拉强度下，粒状珠光体比片状珠光体的疲劳强度有所提高。
10、简要说明马氏体相变的主要特点？（主要见26）答：1、切变共格和表面浮突现象2、无扩散性3、具有特定的位向关系和惯习面4、在一个温度范围内完成相变5、可逆性11．简要说明马氏体相变的形核理论和切变模型？（1）形核理论：马氏体相变不是均匀形核的。
当奥氏体被过冷至某一温度时，尺寸大于该温度下临界晶核尺寸的核胚就能成为晶核，长成一片马氏体；当大于临界尺寸的核胚消耗殆尽时，相变停止，只有进一步降低温度才能使更小的核胚成为晶核进而长成马氏体。
一般认为，马氏体核胚的结构模型为薄圆片状，惯习面为{225}γ，其界面是由左、右螺旋位错圈和正、负刃型位错所构成，界面两侧保持K-S关系。
（2）切变模型：K-S切变模型、G-T模型（亦称两次切变模型）12 说明马氏体的机械性能，例如硬度和强度和韧性？答：钢中马氏体的最重要特性就是高硬度和高强度，其硬度随含碳量增加而升高。
当含碳量达6%时，淬火钢的硬度接近最大值。
合金元素对马氏体硬度影响不大。
马氏体具有高硬度，高强度的主要原因如下。
1相变强化； 2固溶强化；3时效强化；4马氏体的形变强化特性；5孪晶对马氏体强度也有贡献；6原始奥氏体晶粒大小和马氏体板条群大小对马氏体强度的影响马氏体的韧性：在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体的断裂韧性和冲击功比孪晶马氏体要好得多。
综上所述，马氏体的强度主要取决于碳含量，而马氏体的韧性主要决定于亚结构。
13.贝氏体基本特征与组织形态？答：一、基本特征：①贝氏体相变的温度范围：奥氏体必须过冷到BS点一下才能发生贝氏体转变；②贝氏体相变的产物为铁素体和碳化物的两相机械混合物；③贝氏体相变是形核和长大的过程；④贝氏体相变只有C原子的扩散，而合金元素包括铁原子均不发生扩散，至少不发生较长距离的扩散；⑤贝氏体相变是铁素体与渗碳体按切变共格的方式长大。
二、组织形态：①上贝氏体；②下贝氏体；③粒状贝氏体；④无碳化物贝氏体；⑤低碳低合金钢中的BI，BII，BIII。
14．说明恩金贝氏体的相变假说？恩金认为贝氏体相变应属于马氏体相变性质，由于随后回火析出碳化物而形成贝氏体，提出了贫富碳理论假说。
该假说认为，在贝氏体相变发生之前奥氏体中已经发生了碳的扩散重新分配，形成了贫碳区和富碳区。
在贫碳区发生马氏体相变而形成低碳马氏体，然后马氏体迅速回火形成过饱和铁素体和渗碳体的机械混合物，即贝氏体。
在富碳区中首先析出渗碳体，使其碳浓度下降成为贫碳区，然后从新的贫碳区通过马氏体相变形成马氏体，尔后又通过回火成为铁素体加渗碳体的两相机械混合物(贝氏体)。
而在相变过程中铁及合金元素的原子是不发生扩散的。
恩金假说解释贝氏体的形成、BS点的意义和贝氏体中铁素体的碳浓度随等温温度变化等现象，但没有解释贝氏体的形态变化和组织结构等。