中南大学热处理-均匀化退火习题

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第三章__均匀化退火

中南大学
（2）非平衡凝固组织特点
金属材料热处理
在工业生产的冷却条件下，铸造组织的不平衡特征表现如下:
基体固溶体成分不均匀，晶内偏析，组织呈树枝状；
产生非平衡共晶组织；
可溶相在基体中的最大固溶度发生偏移，过剩相增多；高温形成的不均匀固溶体，有的处于过饱和状态。
MSE___材料科学与工程学院
MSE___材料科学与工程学院
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金属材料热处理 Microstructures of Co-33%Ge hypereutectic alloy Slowly cooled
(a) Primary columnarβ-Co5Ge3 (b) Primary equiaxed β-Co5Ge3
Quickly cooled
50m
10m
As-cast
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中南大学
金属材料热处理
MSE___材料科学与工程学院
中南大学
金属材料热处理
800℃ for 6000hr
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金属材料热处理
1000℃ for 6000hr
After homogenized
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For Deformation: Al-2Li-3Mg-Cu ingot should homogenized at about 530OC for 24hr before hot-deformation. For casting alloy: casting piece or parts.
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中南大学
金属材料热处理
before After
MSE___材料科学与工程学院

合金设计3 均匀化退火

对于压力加工材料
改善材料塑性（强度有的合金提高，有的降低（挤压效应消失）），提高耐蚀性，减弱各向异性，防止晶粒粗化（尤其是Al-Mn合金），提高立方织构成分（高纯Al箔），避免过热、过烧；
对于铸件
改善力学性能，提高耐蚀性，稳定零件形状与尺寸，防止在使用过程中蠕变。
均匀化退火
MSE @ CSU
均匀化退火
MSE @ CSU
材料工艺参数难以控制
成分不均匀，固相线温度下移，后续加热加工和热处理工艺参数难以控制。尤其是，在枝晶网胞或晶界上低熔点化合物或共晶混合物，易过热、过烧。
变形抗力增大
产生淬火效应，非平衡组织存在，大量过剩相存在，会引起变形抗力增大。另外，成分不均匀，性能不均，形变不均，也会导致开裂，易产生内应力，不利于加工。
成分不均匀，枝晶胞中心与胞界电位差大，形成浓差微电池，抗电化学腐蚀能力下降。尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，抗蚀力严重下降。
材料各向异性增强
成分不均匀，具有不同成分的微区在变形过程中延长而形成带状结构，造成材料各向异性。尤其是，在枝晶网胞或晶界上粗大网状脆性相破碎，而沿晶（带）间分布，增大层断和晶（带）间断裂的倾向，增大各向异性。
(4) 均匀化处理过程中主要固态相变是高温扩散
还伴随第二相粗化和球化、溶解与析出、晶粒长大等，使组织趋于
平衡态。
均匀化退火
MSE @ CSU
2. 2 铸态合金的组织与性质特点
（1）平衡与非平衡凝固过程
平衡凝固过程与组织
形成成分为x1的均匀固溶体(α)
非平衡凝固过程冷速较大，凝固较快，固相扩散来不及， α相平均成分沿bc变化，且达到c，由α+β共晶组织；枝晶生长也导致凝固有先后。得到成分不均匀的α相固溶体+非平衡共晶组织。

中南大学热处理-均匀化退火习题

二章均匀化退火1.简述铸态合金的组织特点。

非平衡凝固过程，使铸态合金的组织处于亚稳定状态。

✓基体固溶体成分不均匀，晶内偏析，组织呈树枝状；✓产生非平衡共晶组织；✓可溶相在基体中的最大溶解度发生偏移，在某些情况下，平衡状态为单相成分的合金可能出现非平衡的第二相，而多相合金过剩相的数量会增多；✓高温形成的不均匀固溶体，其浓度高的部分在冷却时来不及充分扩散有的处于过饱和状态。

2. 简述铸态合金性能特点和及产生的原因。

.（1）塑性下降成分不均匀，出现非平衡脆性相，塑性下降。

尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，塑性严重下降（2）抗电化学腐蚀能力下降成分不均匀，枝晶胞中心与胞界电位差大，形成浓差微电池，抗电化学腐蚀能力下降。

尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，抗蚀力严重下降。

（3）材料各向异性增强成分不均匀，具有不同成分的微区在变形过程中延长而形成带状结构，造成材料各向异性。

尤其是，在枝晶网胞或晶界上粗大网状脆性相破碎，而沿晶（带）间分布，增大层断和晶（带）间断裂的倾向，增大各向异性。

（4）材料工艺参数难以控制成分不均匀，固相线温度下移，后续加热加工和热处理工艺参数难以控制。

尤其是，在枝晶网胞或晶界上低熔点化合物或共晶混合物，易过热、过烧。

（5）变形抗力增大产生淬火效应，非平衡组织存在，大量过剩相存在，会引起变形抗力增大。

另外，成分不均匀，性能不均，形变不均，也会导致开裂，易产生内应力，不利于加工。

（6）组织处于亚稳定状态组织处于亚稳定状态，具有铸态组织的制品在高温工作或长时间服役过程中，会向稳定化方向蠕变，。

可能发生固溶体成分的均匀化和非平衡相的溶解，促进蠕变过程。

而造成组织、性能、形状和尺寸不稳（有时性能的变化可能超过容许的范围）。

3．均匀化退火过程中的组织性能变化（理想状态）➢枝晶偏析消除，成分均匀化;➢非平衡相消失，过剩相减少;➢非平衡组织平衡化（相转变），亚稳相消失，平衡第二相球化和聚集，块状、网状第二相消失;➢过饱和固溶体分解；➢晶粒长大➢4.简述均匀化处理的目的在高温下通过扩散消除或减小实际结晶条件下晶内成分不均匀性和偏离于平衡的组织状态，改善合金材料的工艺性能和使用性能。

热处理试题及答案(中南大学)

一、填空题1、试写出下列材料的类别.（按用途分)与应用（举一例）。

20CrMnTi 属合金结构钢(类别）；可制作变速箱齿轮；T10属碳工具钢;可制作锉刀；45属碳素结构钢；可制作齿轮、螺栓；W18Cr4V属合金工具钢;可制作车刀；2、化学热处理的基本过程是加热、保温、冷却。

3、钢的淬透性主要取决于过冷奥氏体的稳定性，马氏体的硬度主要取决于含碳量与组织形态 ,钢的表层淬火,只能改变表层的组织结构，而化学热处理既能改变表层的组织结构，又能改变表层的成分。

4、低碳钢为了便于切削，常预先进行正火（提高硬度）处理;高碳钢为了便于切削，常预先进行退火（降低硬度)处理；5、索氏体中的渗碳体是层片状形貌。

回火索氏体中的渗碳体是珠粒状形貌。

6、纯Al的主要强化方法是晶粒细化（加工硬化），Al-Cu合金的主要强化方法是时效强化(固溶强化).7、再结晶形核的主要机理有应变诱发的晶界迁移机制,亚晶长大的形核机制。

8、欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用球化退火（正火），消除铸件中枝晶偏析应采用均匀化退火。

1。

共析钢淬火后，低温、中温、高温回火组织分别为回火马氏体,回火屈氏体，回火索氏体。

2. 马氏体形态主要有板条状和片状两种,其中片状马氏体硬度高、塑性差。

4．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用回复退火工艺。

5．铝合金的时效方法可分为自然和人工两种。

1。

共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是P珠光体 ;B贝氏体； M屈氏体。

2、为了降低冷变形金属的强度和硬度，应采用回复与再结晶退火工艺。

3、根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳3. 45钢正火后渗碳体呈层状,调质处理后渗碳体呈球粒状。

4．中温回火主要用于各种弹簧和锻模等典型零件处理,回火后得到回火屈氏体组织.5 ．铝合金按其成分及生产工艺特点,可分为铸态和变形；变形铝合金按热处理性质可分为热处理非强化型铝合金和可热处理强化型铝合金两类；铝合金的时效方法可分为人工时效和自然时效两种。

中南大学考试卷金属材料热处理试卷7

一、填空题（本题25分，每空1分）1．热处理基本工艺参数：（）;（）;（）;（）.2. 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线高温转变区的转变产物是（），（），（）。

3. 45钢正火后渗碳体呈（）状，调质处理后渗碳体呈（）状。

4．为了保持冷变形金属的强度和硬度，应采用（）退火5．中温回火主要用于处理（）类型的零件，回火后得到（）组织。

6. .时效强化是（）与（）的相互作用。

主要有（）强化机制与（）强化机制。

7. 再结晶的驱动力是变形时与( )有关的储能。

再结晶形核的主要机制有应变诱发的( )迁移机制及( )长大的形核机制。

8 .新相形核的阻力是新相与母相之间的（）能；新相与母相比容积差导致的（）能。

9．铝合金的等温时效方法可分为（）时效和（）时效。

10.回归时间过长，则会出现对应于该温度下的（），使硬度重新升高，或发生（）时效，达不到回归处理的效果。

二、简答题（本题30分，每小题6分）1.简述均匀化处理的目的.2.冷变形金属退火时的加热速度过慢或过快均有升高再结晶温度的趋势，为什么？3. 简述无沉淀析出带产生的原因及这一观点对合金性能的影响。

4.请说明在时效过程中为什么一般均是先出现亚稳过渡相而不直接形成稳定相？5. 人工时效时，对应于局部脱溶的某一阶段晶间腐蚀速率会出现最大，腐蚀抗力最小。

为什么？三、问答题（本题45分）1.由T12材料制成的丝锥，硬度要求为HRC60～64。

生产中混入了45钢料，如果按T12钢进行淬火＋低温回火处理，问其中45钢制成的丝锥的性能能否达到要求？为什么？（15分）2.为下列材料的热处理工艺选择合适的加热范围，并说明理由。

（1）20钢完全退火；（2）40钢高温回火；（3）T10钢淬火；（4）T10钢正火；（5）T10钢低温回火(温度选择用Ac1,Acm等代号表示)（15分）3. 在生产中有时采用两段时效工艺，即第一次用较低的温度进行时效，第二次用较高的温度进行时效，目的何在？（15分）。

中南大学制造工程训练答案

工程材料实习报告一、填空1 ．热处理工艺过程通常由加热、保温、冷却三个阶段组成。

热处理的目的是改变金属内部的组织结构，改善力学性能。

2. 退火处理有如下作用：消除中碳钢铸件缺陷；改善高碳钢切削加工性能；去除大型铸件、锻件应力。

3. 常用的表面热处理方法有表面淬火与化学热处理等几种，表面热处理的目的是改善零件的表面性能，表面处理后零件的心部性能一般影响不大。

4. 工具（刀具、量具和模具）需要高硬度和高耐磨性，淬火之后，应在150-250℃温度范围内进行低温回火；弹簧和弹性零件需要高强度、高弹性和一定的韧性，淬火之后应在300-500℃温度范围进行中温回火；齿轮和轴类等零件需要获得良好的综合力学性能，淬火之后，应在500-650℃温度范围内进行高温回火。

5 ．钢与铸铁的基本区别之一是含碳量不同，钢的含碳量在2.11%以下，铸铁的含碳量在2.11% 以上。

而钢的含碳量在0.25%以下时称为低碳钢，含碳量为0.25-0.60%为中碳钢，含碳量在大于0.6%时为高碳钢。

6 ．调质是淬火与高温回火相结合的热处理工艺。

二、名词解释退火：金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的过程；正火：将工件加热至Ac3或Acm 以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺；淬火：钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms 以下（或Ms 附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺；强度：表征金属材料抵抗断裂和变形的能力；塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力；冲击韧度：反应材料在冲击载荷的作用下抵抗断裂破坏的能力。

三、将下列各种牌号的材料，填入合适的类别，并举例说明可以制造何种零件Q235 45 QT600-2 HT200 KTB350-06 60Si2MnW18Cr4V 35CrMo T10 T12A 1Cr18Ni9 9SiCrQ２３５碳素结构钢，可以制造螺栓键轴W18Cr4V 高速钢，可以制造切削刀具模具４５碳素结构钢，可以制造轴齿轮1Cr18Ni9不锈钢，可以制造医疗工具量具T10碳素工具钢，可以制造锯条冲头HT200灰口铸铁，可以制造底座泵体阀体T12A 高级优质碳素工具钢，可以制造量规KTB350-06可锻铸铁, 可以制造扳手犁刀35CrMo 合金调质钢，可以制造齿轮主轴QT600-2 球墨铸铁，可以制造连杆曲轴60Si2Mn 合金弹簧钢，可以制造减震弹簧9SiCr 合金工具钢，可以制造丝锥四、问答：1 ．碳钢的力学性能与含碳量有何关系？低碳钢、中碳钢、高碳钢的力学性能有何特点？答：碳含量对碳钢力学性能的影响：随着碳含量的增加，钢的硬度始终上升，塑性、韧性始终下降；当碳含量小于0.9%时，随着碳含量的增加强度增加，反之，强度下降。

中南大学材料例题

第一章原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是，密排面是，密排面的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,晶胞中原子数为，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是；bcc 结构的密排方向是，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是；hcp 结构的密排方向是，密排面是，密排面的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,，晶胞中原子数为，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是。

2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是，每个晶胞中八面体间隙数为，四面体间隙数为。

3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从结构转变为结构，配位数，致密度降低，晶体体积，原子半径发生。

4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。

在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。

5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。

6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。

第二章合金相结构一、填空1）随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度，塑性，导电性，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数。

2）影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1）；（2）；（3）；（4）和环境因素。

3）置换式固溶体的不均匀性主要表现为和。

4）按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为和。

5）无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度，塑性，导电性。

6）间隙固溶体是，间隙化合物是。

二、问答1、分析氢，氮，碳，硼在α-Fe 和γ-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。

已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，α-Fe ：0.124nm ，γ-Fe ：0.126nm 。

中南大学材料科学基础试题

1.（1）K。

=C2/C1即固液两平衡相中浓度之比值，当K。

<0，由于宏观偏析，先凝固的外层中溶质元素的含量低于后凝固的内层，因为根据溶质原子的分配规律，在不平衡结晶过程中，溶质原子在固相内基本不扩散，则先结晶的固相在溶质原子浓度低于平均成分，而子是边缘先凝固，心部后凝固，故后凝固的心部溶质原子浓度高。

（2）大。

合金的两相区域越大，即液相线与固相线之间的水平距离越大，此时K。

越小，偏析的最大程度为C。

（1-K。

），故两相区域越大，K。

越小，宏观偏析越严重。

（3）减弱。

因为宏观偏析产生的原因是溶质原子在固相和液相中扩散不充分，造成大范围内化学成分不均匀，强对流和搅拌可以加快原子扩散，使扩散更均匀，从而减弱宏观偏析。

（4）可以①振动，搅动。

对即将凝固的金属进行振动或搅动，一方面是依靠以外面输入能量使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，细化晶粒，同时加快扩散，使结晶的固相成分更均匀。

②控制过冷度。

形核率N和正大速度G都与过冷度△T有关，△T上升，N和G上升，但N的增长率大于G的增长率，故在一般金属结晶时的过冷度范围内，△T越大，比值N/G越大，晶粒越细小。

③变质处理。

在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒。

2、（1）α相（Cu）晶体结构类型为：面心立方晶格η相（Zn）——为：密排六方晶格（2）902 包晶：（5）严重。

①枝晶偏析的大小与分配系数K。

有关，也即与液相线和固相线间的水平距离或成分间隔有关。

偏析的最大程度为C。

（1-K。

），由于K。

<1, K。

越小偏析越大。

K。

=②溶质的扩散能力对偏析程度有影响，如果结晶温度较高，溶质原子扩散能力又大，则偏析程度较小，反之，偏析程度较大。

③冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。

3、对再结晶形核机制的影响：（1）随着变形程度的不同，再结晶核心一般通过两种方式形成：一是某些亚晶界的迅速成长而变为核心，即亚晶形核，多发生在较大冷塑性变形的金属中；二是原晶界的某些部位突然迅速成长变为核心，即凸出形核，多发生在较小塑性变形的金属中。

金属材料及热处理题库(171道)

金属材料及热处理1、从南极到北极，1、拉伸试验时试样拉断前能承是的最大标称应力称为材料的()。

——[单选题]A 屈服强度B 抗拉强度C 弹性极限正确答案：B2、测定淬火钢的硬度，般常选用()来测试。

——[单选题]A 布氏硬度计B 洛氏硬度计C 维氏硬度计正确答案：B3、做疲劳试验时，试样承受的载荷为(）——[单选题]A 静载荷B 冲击载荷C 循环载荷正确答案：C4、金属材料抵抗永久变形和断裂的能力，称为( )、——[单选题]A 硬度B 塑性C 强度正确答案：C5、金属材料的()越好，则其压力加工性能越好。

——[单选题]A 强度B 塑性C 硬度正确答案：B6、有一金属紧固螺钉在使用过程中发现有较大的塑性变形，这是因为紧固螺钉制作材料的力学性能指标()值较低。

——[单选题]A 屈服强度B 韧性C 塑性正确答案：A7、力学性能( )是大多数机械零件选材和设计的依据。

——[单选题]A 屈服强度B 韧性C 塑性正确答案：A8、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为() )。

——[单选题]A 硬度B 强度C 疲劳强度正确答案：B9、 08F牌号中,08表示其平均碳的质量分数为( )。

——[单选题]A 0.08%B 0.8%C 8%正确答案：A10、普通、优质和特殊质量非合金钢是按( )进行区分的。

——[单选题]A 主要质量等级B 主要性能C 使用性能D 前三者综合考虑正确答案：A11、合金渗碳钢经过渗碳处理、( )后，可满足使用要求。

——[单选题]A 淬火加低温回火B 淬火加中温回火微C 淬火加高温回火正确答案：A12、冷成形弹簧冷卷成形后，需要在250~ 300C范围内进行去应力退火，以消除应力（）。

——[单选题]A 稳定尺寸B 提高塑性C 提高硬度正确答案：A13、调质处理就是( C )的热处理。

——[单选题]A 淬火十低温回火B 淬火十中温回火语C 淬火十高温回火正确答案：C14、化学热处理与其他热处理方法的基本区别是( )。

中南大学材料科学基础题库及答案扩散

第十章原子扩散1、简要说明影响溶质原子在晶体中扩散的因素。

答：影响扩散的因素主要有温度，温度越高，扩散越快；晶体缺陷如界面、晶界位错容易扩散；不同致密度的晶体结构溶质原子扩散速度不一样，低致密度的晶体中溶质原子扩散快，各向异性也影响溶质原子扩散；在间隙固溶体中溶质原子扩散容易；扩散原子性质与基体金属性质差别越大，扩散越容易；一般溶质原子浓度越高，扩散越快；加入其它组元与溶质原子形成化合物阻碍其扩散。

2、Ni 板与Ta 板中有0.05mm 厚MgO 板作为阻挡层，1400℃时Ni ＋通过MgO 向Ta 中扩散，此时Ni ＋在MgO 中的扩散系数为D=9×10－12cm 2/s ，Ni 的点阵常数为3.6×10－8cm 。

问每秒钟通过MgO 阻挡层在2×2cm 2的面积上扩散的Ni ＋数目，并求出要扩散走1mm 厚的Ni 层需要的时间。

答：Ni 为fcc 结构，一个晶胞中的原子个数为4，依题意有：在Ni/MgO 界面镍板一侧的Ni 的浓度C Ni 为100%，每cm 3中Ni 原子个数为：N Ni/MgO =(4原子/晶胞)/(3.6×10－8cm 3)=8.57×1022原子/cm 3，在Ta/MgO 界面Ta 板一侧的Ni 的浓度0%，这种扩散属于稳态扩散，可以利用菲克第一定律求解。

故浓度梯度为dc/dx ＝（0－8.57×1022原子/cm 3）/（0.05cm ）＝－1.71×1024原子/（cm 3.cm ），则Ni 原子通过MgO 层的扩散通量：J ＝－D （dc/dx ）=－9×10－12cm 2/s ×(－1.71×1024原子/（cm 3.cm ）) =1.54×1013Ni 原子/（cm 2.s)每秒钟在2×2cm 2的面积上通过MgO 层扩散的Ni 原子总数N 为 N ＝J ×面积＝[1.54×1013Ni 原子/（cm 2.s)]×4cm 2=6.16×1013Ni 原子/s 。

中南大学材料科学基础课后习题答案回复

一、室温下枪弹击穿一铜板和铅板，试分析长期保持后二板弹孔周围组织的变化及原因。

解答：枪弹击穿为快速变形，可以视为冷加工，铜板和铅板再结晶温度分别为远高于室温和室温以下。

故铜板可以视为冷加工，弹孔周围保持变形组织铅板弹孔周围为再结晶组织。

四、试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同？从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶？解答：去应力退火过程中，位错攀移与滑移后重新排列，高能态转变为低能态，动态回复过程是通过螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移使得异号位错相互抵消，保持位错增殖率与消失率之间动态平衡。

从显微组织上，静态回复可以看到清晰亚晶界，静态再结晶时形成等轴晶粒，动态回复形成胞状亚结构，动态再结晶时形成等轴晶，又形成位错缠结，比静态再结晶的晶粒细小。

五、讨论在回复和再结晶阶段空位和位错的变化对金属的组织和性能所带来的影响。

回复可分为低温回复、中温回复、高温回复。

低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。

中温回复阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错密度有所降低，但降幅不大。

所以力学性能只有很少恢复。

高温回复的主要机制为多边化。

多边化由于同号刃型位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亚晶界。

此过程称为多边化。

多晶体金属塑性变形时滑移通常是在许多互相交截的滑移面上进行，产生由缠结位错构成的胞状组织。

因此，多边化后不仅所形成的亚晶粒小得多，而且许多亚晶界是由位错网组成的。

对性能影响：去除残余应力，使冷变形的金属件在基本保持应变硬化状态的条件下，降低其内应力，以免变形或开裂，并改善工件的耐蚀性。

再结晶是一种形核和长大的过程，靠原子的扩散进行。

冷变形金属加热时组织与性能最显著的变化就是在再结晶阶段发生的。

特点：a 组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒；b 力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧下降，应变硬化全部消除，恢复到变形前的状态c 变形储能在再结晶过程中全部释放。

中南大学材料科学基础习题

第一章原子排列本章需掌握的内容：材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构分子相结构1. 填空1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________。

2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。

中南大学热处理试卷5

中南大学考试试卷2008 -- 2008 学年上学期时间110分钟金属材料热处理课程 40学时学分考试形式：闭卷专业年级： 05材料姓名总分100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一．填空（每空2分，共24分）1. 马氏体形态主要有________和________两种，其中 ________马氏体硬度高、塑性差。

2．中温回火主要用于处理______零件。

3．为了降低冷变形金属的强度和硬度，应采用______退火工艺。

4．铝合金按其成分及生产工艺特点，可分为和 ,铝合金的时效方法可分为____和________两种。

5．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为、和二．选择题（每空2分，共12分）1．制造手用锯条应当选用（）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火2．65、65Mn、50CrV等属于（）类钢，其热处理工艺一般为（）（a）工具钢，b）轴承钢，（c）弹簧钢，（d）渗碳+ 淬火+中温回火,(e)淬火+低温回火，(f)淬火+中温回火3．适合制造渗碳零件的钢有（）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi4．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理5．铝合金（AI—Cu）在一般情况下，其时效次序为（）。

（a）富溶质原子区→θ→θ′→θ″（b）富溶质原子区θ″→θ′→θ （c）θ→θ′→θ″富溶质原子区三．简要回答：（每题6分，共24分）1．从相图上看，怎样的合金才能进行热处理？2．什么是回火脆性，一般采用何种方法避免回火脆性？3 简述固溶、时效处理时的脱溶序列并分析原因。

2014中南大学塑性加工技术复习题答案-学生

1.轧制时的咬入条件与稳定轧制条件咬入条件∑Fx≥0 β≥α，摩擦角大于咬入角；稳定轧制条件∑Fx≥0 2β≥α，摩擦角的两倍大于接触角。

2.摩擦角，咬入角，中性角摩擦角：轧制过程中，正压力N与合力R的夹角称为摩擦角，通常用β表示；咬入角：开始咬入时，轧件上的正压力与两轧辊中心连线的夹角通常用α表示；中性角：前滑区接触弧所对应的圆心角，通常用γ表示。

接触角：轧件与轧辊的接触弧对应的圆心角3.厚板轧制与薄板轧制的界定条件（l/），厚板轧制与薄板轧制金属的流动特点，以及利用二者表面残余应力差来消除残余应力的方法（1）厚轧件与薄轧件（按几何形状系数l/来划分）（l/>0.5~1.0）的轧件为薄轧件；（l/<0.5~1.0）为厚轧件；l/=0.5~1.0）视情况而定。

（2）流动特点：1）薄轧件：在比值l/较大时，轧件端面高度较小，变形容易深透。

表层金属所受阻力比中部大，其延伸比中部小，变形呈单鼓形（及出、入口端面向外凸肚）。

此外，因工具形状等因素的影响，是纵向滑动远大于横向滑动，所以金属的变形绝大部分趋于延伸，宽展很小。

随l/不断增加，如轧制极薄带、箔材，轧件高度更小，变形更容易深透，整个变形受接触摩擦力的影响很大。

无论在表层还是轧件中部都呈现较强的三向压缩应力状态。

而且沿断面高向的应力和变形都趋于均匀。

2）厚轧件：随着变形区状态系数l/的减小，高向压缩变形或变形很小，只是外端深入到几何变形区内部，产生“表层变形”的特点，及轧件中心层没有发生塑性变形或变形很小，只有表层金属才发生变形，沿断面高向呈双鼓形。

3）表面碾压可显著减小薄板表面附加拉应力。

由于厚轧件是“表层变形”，表层产生的附加压应力可减小轧件的表层附加拉应力。

4.轧辊直径、板的宽度、压下量、摩擦对宽展的影响（1）随加工率（即压下量）的增大、辊径的增大、摩擦系数的增大，宽展量增加；（2）在摩擦系数和加工率的条件不变时，随轧件宽度增大，宽展增加，当轧件宽度达到一定值，轧件与辊的接触面积增大（水平投影的长宽比减小），金属沿横向流动的阻力增大，大部分金属将向纵向流动，使宽展量不再因宽度增加而显著增加。

中南大学材料科学基础课后习题答案

第一章原子排列与晶体结构1. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ，a r 42=； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， a r 43= ； ]0211[， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2a r =。

2.0.01659nm 3 ， 4 ， 8 。

3.FCC ， BCC ，减少，降低，膨胀，收缩。

4. 解答：见图1－1 5. 解答：设所决定的晶面为（hkl ），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有：h+k-l=0,2h-l=0。

可以求得（hkl ）＝（112）。

6 解答：Pb 为fcc 结构，原子半径R 与点阵常数a 的关系为a r 42=，故可求得a ＝0.4949×10-6mm 。

则（100）平面的面积S ＝a 2＝0.244926011×0-12mm 2，每个（100）面上的原子个数为2。

所以1 mm 2上的原子个数s n 1=＝4.08×1012。

第二章合金相结构一、填空1）提高，降低，变差，变大。

2）（1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度；（4）元素之间尺寸差别3）存在溶质原子偏聚和短程有序。

4）置换固溶体和间隙固溶体。

5）提高，降低，降低。

6）溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。

二、问答1、解答： α-Fe 为bcc 结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra ，即R ＝0.0361nm ，八面体间隙半径为0.154Ra ，即R ＝0.0191nm 。

氢，氮，碳，硼由于与α-Fe 的尺寸差别较大，在α-Fe 中形成间隙固溶体，固溶度很小。

热处理习题答案.docx

1 •过共析钢淬火加热温度为什么不超过Accm?答：过共析钢淬火加热温度为AC1+30〜50°C。

加热温度超过Accm时，温度高，容易发生氧化、脱碳；奥氏体晶粒容易粗大，淬火后马氏体粗大，产生显微裂纹，强度下降；渗碳体全部溶解，失去耐磨相，奥氏体中的含碳量高，淬火后残余奥氏体量多，硬度降低、强度降低。

2.铸造合金均匀化退火前的冷塑性变形对均匀化过程有什么影响？是加速还是减缓？为什么？答：塑性变形有细化晶粒的作用，使均匀扩散原子迁移的距离缩短，所以应该是加速。

因为一，内能提高；二，粗大的枝晶被打碎，扩散距离缩短，扩散过程加快。

• 3. 冷拔铜丝制成导线，冷拔之后应该进行什么处理？•答：冷拔之后进行退火处理。

冷拔是在再结晶温度之下进行，冷拔之后会引起加工硬化，需要进行回复再结晶，使其硬度和强度降低，提高塑性。

•4・20CrMnTi、40CrNiMo> 60Si2Mn、T12属于哪类钢？含碳量为多少？淬火加热温度范围是多少？常采用的热处理工艺是什么？最终的组织是什么？性能如何？•用T12钢（锻后缓冷）做一切削工具，工艺过程为：正火〜球化退火一机加工成形一淬火f低温回火。

各热处理工艺的目的是什么？得到什么组织？各种组织具有什么性能。

答：正火：消除网状的二次渗碳体，同时改善锻造组织、消除锻造应力，得到片状的珠光体，片状的珠光体硬度较高，塑性韧性较差。

•球化退火：将片状的珠光体变成粒状珠光体，降低硬度，便于机械加工；组织为粒状珠光体，这种组织塑性韧性较好，强度硬度较低。

•淬火：提高硬度、强度和耐磨性；组织为马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体；这种组织具有高强度高硬度，塑性韧性差。

•低温回火：减少或消除淬火应力，提高塑形和韧性；组织为回火马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体。

回火组织有一定的塑性韧性，强度、硬度高，耐磨性高。

高速钢刀具如果淬火后只经300°C回火即交付使用将会出现什么问题？正确工艺？•答：高速钢中多含W、Mo、Cr. V等，将促进第一类回火脆性，在此温度下会出现脆断现象。

材料科学基础_中南大学4中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

材料科学基础_中南大学4中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.钢铁渗碳时，要使零件的渗碳浓度相同时的渗碳深度增加一倍，则需要的渗碳时间约为原来时间t的（）倍。

答案:42.设有一盛氢的钢容器，容器里面的压力为10大气压而容器外面为真空。

在10大气压下氢在钢内壁的溶解度为10-2g/cm3。

氢在钢中的扩散系数为10-5cm2/s，则在1mm厚容器壁上的氢扩散通量J按照菲克第一定律计算可得为（）。

答案:氢扩散通量J=- 10-7g/cm2s3.钢渗碳时按照菲克第二定律计算可得到渗碳深度表达式为x2=4Dt。

若渗层厚度测至碳含量为0.3％处，试问870℃渗碳10h所达到的渗层厚度为927℃渗碳相同时间所得厚度d的（）。

答案:约为0.7d4.两种最基本的扩散机制是（）。

答案:空位机制间隙机制5.按间隙机制扩散时的扩散激活能低于空位扩散时的扩散激活能。

答案:正确6.固体金属的扩散过程中涉及到原子的运动，不会发生反应形成新的相。

答案:错误7.可通过加热后快速冷却（淬火）、塑性变形、高能粒子辐射提高空位浓度以加强扩散。

答案:正确8.铸造合金均匀化退火前冷加工对均匀化有加速作用。

答案:正确9.锌固溶在铜中形成固溶体中，若浇注后出现枝晶偏析进行均匀化，可以在有限时间内使不均匀性完全消失。

答案:错误10.提高渗碳温度可以使渗碳时间缩短，生产效率提高，所以在渗碳时应该尽量提高渗碳温度。

答案:错误。

中南大学考试卷金属材料热处理试卷8

一、填空题（本题26分，每空1分）1．.均匀化处理的目的是在高温下通过消除或减小实际结晶条件下晶内成分和偏离于的组织状态，改善合金材料的工艺性能和使用性能。

2. 基于回复及再结晶过程退火主要应用是消除金属及合金因而造成的组织与性能亚稳定状态。

变形前的原始晶粒小，变形储能，再结晶温度3．时效与回火的区别是固溶体从高温到低温时是否发生了晶体结构的转变。

4．时效后脱溶相与基体界面关系有、、三种形式。

5．时效强化是与的相互作用。

主要有机制与机制。

6．低碳马氏体的形貌一般为，中碳马氏体的形貌一般为，高碳马氏体的形貌一般为。

7. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为，，。

8.．把钢加热到临界点Ac1；或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为。

9..形变热处理是将塑性变形的强化与热处理时的强化结合，使成型工艺与获得最终性能统一起来的一种综合工艺。

10．根据渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为、和。

二、简答题（本题24分，每小题6分）1．对于过共折钢，适宜的淬火加热温度一般在哪个范围内，为什么？2．上贝氏体和下贝氏体比较，哪一种力学性能好?为什么？3请解释时效前的冷变形使晶界无沉淀带（晶内脱溶）变窄的原因。

4.研究发现，某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。

为什么？三、问答题（本题50分）1..由相图给出生产实际中常用的三种均匀化退火加热范围，并简述其工艺特点。

（12分）2.7075合金在T6状态下对应力腐蚀最敏感，在T73过时效状态的抗应力腐蚀性能最好。

为什么？（12分）3．有一根φ30mm的轴，受中等的交变载荷作用，要求零件表面耐磨，心部具有较高的强度和韧性，供选择的材料有16Mn、20Cr、45钢、T8钢和Crl2钢。

要求：1)选择合适的材料；2)编制简明的热处理工艺路线；3)指出最终组织。

金属学与热处理课后习题答案

10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。

3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。

其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

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第三章__均匀化退火

合金设计3 均匀化退火

中南大学热处理-均匀化退火习题

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