位错在马氏体中运动非常困难

位错马氏体名词解释

位错马氏体名词解释
位错是晶体结构中的缺陷，它是晶体中原子排列的偏差或错位。

位错可以是线状的、面状的或体状的，它们可以影响材料的力学性质、电学性质和热学性质。

而马氏体是一种金属材料在相变时产生
的一种特殊的晶体结构，具有高强度和硬度的特点。

位错马氏体指
的是在金属材料中，由于位错的存在，当材料发生马氏体相变时，
位错可以对马氏体的形成和分布产生影响。

位错可以作为马氏体的
核心或者在马氏体形成过程中产生阻碍，从而影响材料的性能。

因此，位错马氏体是材料科学中一个重要的研究课题，对材料的性能
和应用具有重要意义。

从材料科学的角度来看，研究位错马氏体的
形成机制、分布规律以及对材料性能的影响，可以为材料的设计和
改进提供重要的理论依据。

同时，从工程应用的角度来看，了解位
错马氏体对材料性能的影响，可以有针对性地调控材料的微观结构，从而改善材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能，拓展材料的应用
领域。

因此，位错马氏体是材料科学和工程领域中一个备受关注的
重要课题。

金属学与热处理原理哈工大考研初试经典题目呕心沥血总结

注：由协调性可知，滑移系较多的体心、面心立方通过多滑移表现出良好的塑性，而密排六方金属滑移系少，晶粒间协调性差，故塑性变形能力低。
试用多晶体塑性变形过程说明纯金属晶粒越细、强度越高、塑性越好的原因？1993、1997
室温变形时，由于晶界强度高于晶内，所以晶粒越细，单位体积内所含晶界越多，强化效果越好。由Hall-Petch公式，σs =σ0+ Kd(-1/2),晶粒直径d越小，σs就越高，这就是细晶强化。多晶体的每个晶粒都处在其他晶粒的包围之中，变形不是孤立的，要求临近的晶粒相互配合，协调已经发生塑性变形的晶粒的形状的改变。塑变一开始就必须是多系滑移。晶粒越细小，变形协调性越好，塑性也就越好。此外，晶粒越细小，位错塞积引起的应力集中越不严重，可以减缓裂纹的萌生，曲折的晶界不利于裂纹的扩展，有利于强度和塑性的提高。
回复：①性能变化不大：强度下降较少，塑性、韧性有所提高；②组织无明显变化，晶粒仍保持纤维状或扁平状。
再结晶：①性能变化：性能恢复到冷变形前状态；②组织变化：碎化的、拉长的或压扁的晶粒变成均匀细小的等轴晶粒③结构变化：晶格扭曲畸变消失，内应力消失。
晶粒长大：发生二次再结晶：①晶粒变得特别粗大②性能恶化。
再结晶温度：经过大量变形（>70%）的金属在约1h的时间保温时间内，能够完成再结晶（再结晶体积分数>95%）的最低加热温度。
再结晶的温度及影响因素
（1）金属冷变形量越大，再结晶温度越低；
（2）金属纯度越高再结晶温度越低
（3）金属的原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低
（4）加热时间和加热速度：延长退火加热保温时间，可降低再结晶温度；提高加热速度，会使再结晶温度升高。
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题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮每一个苦苦求学的孩子通往哈工大的漫漫征程。

材料科学基础简答题和论述题

这部分能量叫做畸变能，畸变能的具体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力和点阵畸变
26.加工硬化的机制、限制、利弊加工硬化机制：随塑性变形进行，位错密度增加，位错运动交割加剧，产生固火效应，会软化加工硬化利弊：①对于不能热处理强化的金属材料，是提高其强度的重要手段；②材料加工成型的保证；③提高零件或构件的使用安全性能；④变形阻力提高，脆断危险性提高，须用再结晶退火消除 27.残余应力 ①第一类内应力——宏观残余应力，由于工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，
少，可承受更大的变形量；
③晶粒越细，韧性提高，细晶材料中，应力集中小，裂纹不易产生；晶界多，裂纹不易传
播，在断裂过程中可吸收较多能量
15.霍尔-配奇公式适用性 s 0 Kd
1
2
①亚晶粒大小或片状两相组织层片间距与屈服强度的关系 ②塑性材料流变应力与晶粒大小的关系 ③脆性材料的脆断应力与晶粒大小的关系 ④金属材料的疲劳强度或硬度与晶粒大小之间的关系 ⑤纳米材料的强度与颗粒度之间的关系(很大范围内满足) 16.蠕变机制（恒压下，一定温度下，发生的缓慢而连续的塑性流变现象） ①回复蠕变，滑移受阻，加大应力，发生攀移，攀移后继续滑移，使回复过程充分进行 ②扩散蠕变，空位的移动造成的 ③晶界滑动蠕变，晶界上的原子容易扩散，受力后易产生滑动，促进蠕变进行
16. 细晶粒多晶体另一高温变形机制——空位扩散蠕变机制
①设多晶体中的四方晶粒 ABCD 受拉伸变形，则其受拉晶界 AB 和 CD 附近容易形成空位，空位浓度较高；而受压的晶界 AD 和 BC 附近形成空位较困难，空位浓度较低。 ②晶粒内部存在的空位浓度梯度，使空位从高浓度的晶界 AB 和 CD 附近向低浓度的晶界 AD 和 BC 附近定向移动，而原子则发生反方向的迁移，最终导致晶粒沿拉伸方向伸长。 17.固溶强化的影响因素，溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度硬度升高的现象 ①溶质原子的原子分数越高，强化作用越大，原子分数很低时，强化作用显著； ②溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用越大； ③间隙型溶质原子比置换原子强化作用大； ④溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，强化作用越大 18.固溶强化机制 ①溶质原子与位错的弹性交互作用、化学交互作用、静电交互作用 ②塑性变形时，位错运动改变了溶质原子在固溶体结构中以短程有序或偏聚形式分布的状态，引起系统能量增高，增加了变形阻力 19.屈服现象的物理本质，应力达到一定值后，应力基本不变，应变急剧增长的现象 ①固溶体合金中的溶质原子或杂质原子与位错交互作用形成溶质原

位错、层错、变形孪晶以及应变诱导马氏体相变的协同

位错、层错、变形孪晶以及应变诱导马氏体相变的协同1. 引言位错、层错、变形孪晶以及应变诱导马氏体相变是固体材料中晶体微观结构发生变化的重要现象，这些现象对材料的性能和行为都具有重要的影响。

本文将围绕这些现象展开讨论，探讨它们之间的协同作用。

我们将介绍位错和层错在晶体结构中的作用，然后将深入探讨变形孪晶和应变诱导马氏体相变，最后分析它们之间的协同效应。

2. 位错和层错位错和层错是固体材料晶体中最常见的缺陷，它们可以通过使原子排列发生偏差来帮助晶体材料适应外部应力。

位错是晶体中原子排列出现偏差的线状缺陷，而层错则是晶体中原子排列偏差的面状缺陷。

这些缺陷对晶体的力学性能和行为都有显著的影响，它们能够增加材料的塑性变形能力，提高其强度和韧性。

3. 变形孪晶变形孪晶是金属材料中一种重要的微观结构，它在金属材料的加工过程中会被引入。

变形孪晶是由原始晶粒经过变形加工后产生的新晶粒，它们的晶向与原始晶粒有明显偏差。

变形孪晶的存在能够提高金属材料的强度和韧性，改善其塑性变形行为，对金属材料的机械性能有着重要的影响。

4. 应变诱导马氏体相变应变诱导马氏体相变是指在固体材料中由外部应变所导致的马氏体相变现象。

马氏体是一种具有形状记忆效应和超弹性行为的微观组织结构，它的形成可以显著改变材料的力学性能和变形行为。

应变诱导马氏体相变经常被用于制备具有记忆功能的智能材料，应用领域涵盖了医疗、航空航天等多个领域。

5. 协同效应位错、层错、变形孪晶以及应变诱导马氏体相变之间存在着协同作用，它们相互之间可以相互影响，共同作用着固体材料的力学性能和行为。

位错和层错的存在能够促进变形孪晶的形成，而变形孪晶则可以为应变诱导马氏体相变提供条件。

应变诱导马氏体相变则可能会改变材料的位错和层错结构，形成新的微观组织结构。

这种协同效应能够为材料的性能提升和新型材料的设计提供理论依据。

6. 结论位错、层错、变形孪晶以及应变诱导马氏体相变之间存在着紧密的协同作用，它们共同影响着固体材料的力学性能和行为。

哈工大材料力学性能大作业-铁碳马氏体的强化机制

铁碳马氏体的强化机制摘要：钢中铁碳马氏体的最主要特性是高强度、高硬度，其硬度随碳含量的增加而升高。

马氏体的强化机制是多种强化机制共同作用的结果。

主要的强化机制包括：相变强化、固溶强化、时效强化、形变强化和综合强化等。

本文介绍了铁碳马氏体及其金相组织和力学特性，着重深入分析马氏体的强化机制。

关键词：铁碳马氏体强化机制1.马氏体的概念，组织及力学特性1.1马氏体的概念马氏体，也有称为麻田散铁，是纯金属或合金从某一固相转变成另一固相时的产物；在转变过程中，原子不扩散，化学成分不改变，但晶格发生变化，同时新旧相间维持一定的位向关系并且具有切变共格的特征。

马氏体最先在淬火钢中发现，是由奥氏体转变成的，是碳在α铁中的过饱和固溶体。

以德国冶金学家阿道夫·马登斯（A.Martens）的名字命名；现在马氏体型相变的产物统称为“马氏体”。

马氏体的开始和终止温度，分别称为M始点和M终点；钢中的马氏体在显微镜下常呈针状，并伴有未经转变的奥氏体(残留奥氏体)；钢中的马氏体的硬度随碳量增加而增高；高碳钢的马氏体的硬度高而脆，而低碳钢的马氏体具有较高的韧性。

1.3马氏体的力学特性铁碳马氏体最主要的性质就是高硬度、高强度，其硬度随碳含量的增加而增加。

但是当碳含量达到6%时，淬火钢的硬度达到最大值，这是因为碳含量进一步提高，虽然马氏体的硬度会提高但是由于残余奥氏体量的增加，使钢的硬度反而下降。

2.铁碳马氏体的晶体学特性和金相形貌钢经马氏体转变形成的产物。

绝大多数工业用钢中马氏体属于铁碳马氏体，是碳在体心立方结构铁中的过饱和固溶体。

铁碳合金的奥氏体具有很宽的碳含量范围，所形成的马氏体在晶体学特性、亚结构和金相形貌方面差别很大。

可以把铁碳马氏体按碳含量分为5个组别(见表)【1】。

低碳马氏体为体心立方结构，中、高碳为体心正方结构。

碳原子的固溶为间隙式，处于八面体间隙之中。

如图1A中×号所示，三坐标方向的面心位置是具有代表性的三种八面体间隙中心，构成了体心晶格中的三套亚点阵，分别以1/2[001]、1/2[010]、1/2[100]表示，每单位晶胞中有六个八面体间隙分属这三套亚点阵。

材料科学基础复习题 (1)

一、单项选择，请在题中空格处填写正确答案。

1.图中______ 段位错线为刃型位错，且额外半排原子面处于垂直于纸面朝上的位置。

A DCB CBC BAD AD2.实际晶体强度远远低于理论强度的原因，是由于实际晶体中存在大量的A. 晶界B.亚晶界C. 空位D. 位错3.方法不能获得过饱和点缺陷。

A 高温淬火B 冷变形C 辐照D 退火4.不属于面缺陷。

A 相界面B 位错C 堆垛层错D 亚晶界5.不属于点缺陷。

A 空位B 孪晶界C 置换原子D 间隙原子6.属于线缺陷。

A 堆垛层错B 孪晶界C 位错D 间隙原子7.利用观察位错有一定的局限性，它只能观察在表面露头的位错，而在晶体内部的位错则无法显示。

A 缀饰法B 透射电镜C 蚀坑D 场离子显微镜观测方法8.图中晶面上有—位错环，其柏氏矢量b垂直于滑移面，该位错环在切应力作用下的运动特征为_____。

A 在位错环平面上攀移B 在位错环平面上滑移C 沿通过位错环的圆柱面滑移D 不能确定9.如图所示垂直于纸面的位错，位错正向朝纸面外，在图示切应力作用下向左运动。

其柏氏矢量方向朝。

A 上B 下C 左D 右10.由派-纳力的公式可知，_____。

A 滑移阻力随柏氏矢量的大小呈直线上升B 滑移阻力随滑移面的面间距呈指数下降C 滑移阻力随柏氏矢量的大小呈指数下降D 滑移阻力随滑移面的面间距呈指数上升一名词解释1、致密度：表示晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。

2、相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构、成分基本相同、并有明确界面与其他部分相分开的均匀组成部分。

3、固溶体：指以合金某一组元为溶剂，在其晶格中溶入其他组元原子（溶质）后所形成的一种合金相，其特征是仍保持溶剂晶格类型，结点上或间隙中含有其他组元原子。

4、离异共晶：成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金，结晶后组织中初晶量多，共晶体数量少，而且共晶体中与初晶相同的一相与初晶结合在一起，将共晶体中另一相推至晶界，造成的共晶体两相分离的非平衡组织。

位错强化

位错强化：金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密度愈高，位错运动愈困难，金属抵抗塑性变形的能力就愈大，表现在力学性能上，金属强度提高，即当造成金属晶体内部位错大量增殖时，金属表现出强化效果。

理论研究同时也说明：制成无缺陷，几乎不存在“位错”的完整晶体，使金属晶体强度接近理论强度，则会使金属强化效果表现得更为突出。

因此，金属有两种强化途径：一是对有晶体缺陷的实际金属，即存在位错金属，可以通过位错增殖而强化，二是制成无晶体缺陷的理想金属，使晶体中几乎不存在位错，则金属强化效果会更大。

方法：通过冷加工变形或相变，使“位错”增殖1 固溶强化：①溶质原子与位错的弹性交互作用在固溶体中,无论是固溶原子或是位错，在其周围都存在着应力和点阵畸变，两个应力场之间的作用就属于弹性交互作用。

这种弹性交互作用力代表固溶原子所提供的阻碍位错运动的力。

固溶体中的溶质原子有时会出现有序化现象，当存在短程序时，塑性变形将改变原来的有序排列而增加势能，表现为短程序强化作用。

在有长程序的固溶体中，位错倾向于两两相随地通过晶体。

第一个位错通过时，使有序结构中跨越滑移面的不同类原子对A-B改变为类原子对A-A和B-B,引起能量升高；当后随的一个位错经过时，A-A和B-B原子对又恢复为A-B对,能量又降下来。

在前后相随的两个位错之间的这段距离上，A-A和B-B原子对尚未恢复，形成所谓反相畴界(antiphase boundary)。

为减少反相畴界的能量，两相随位错倾向于尽量靠近；但是当两个同号位错靠近时，它们之间的斥力急剧上升。

在这两个因素的共同作用下，两个位错间有一个平衡距离，它与两个不全位错间存在的层错很相似。

在塑性变形过程中，有序合金的反相畴界的面积不断增加，从而提高了体系的能量，表现为长程序引起的强化作用。

此外，无论是代位原子或是填隙原子，在条件合适的情况下，都可能发生原子偏聚而形成气团。

对代位点阵来说，当溶质原子比溶剂原子的直径大时，溶质原子有富集在刃位错受胀区的趋向,反之,富集于受压区。

马氏体的性能

马氏体的性能1马氏体的硬度和强度钢中马氏体机械性能的显著特点是具有高硬度和高强度。

马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳质量分数。

马氏体的硬度随质量分数的增加而升高，当含碳质量分数达到6%时，淬火钢硬度接近最大值，含碳质量分数进一步增加，虽然马氏体的硬度会有所提高，但由于残余奥氏体数量增加，反而使钢的硬度有所下降。

合金元素对钢的硬度关系不大，但可以提高其强度。

马氏体具有高硬度和高强度的原因是多方面的，其中主要包括固溶强化、相变强化、时效强化以及晶界强化等。

1固溶强化。

首先是碳对马氏体的固溶强化。

过饱的间隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个强烈的应力场。

该应力场与位错发生强烈的交换作用，阻碍错位的运动从而提高马氏体的硬度和强度。

2相变强化。

其次是相变强化。

马氏体转变时，在晶格内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，如板条马氏体中高密度的错位、片状马氏体中的孪晶等，这些缺陷都阻碍为错的运动，使得马氏体强化。

这就是所谓的相变强化。

实验证明，无碳马氏体的屈服强度约为284Mpa,此值与形变强化铁素体的屈服强度很接近，而退火状态铁素体的屈服强度仅为98~137Mpa，这就说明相变强化使屈服强度提高了147~186MPa3时效强化。

时效强化也是一个重要的强化因素。

马氏体形成以后，由于一般钢的点Ms大都处在室温以上，因此在淬火过程中及在室温停留时，或在外力作用下，都会发生自回火。

即碳原子和合金元素的原子向位错及其它晶体缺陷处扩散偏聚或碳化物的弥散析出，钉轧位错，使位错难以运动，从而造成马氏体的时效强化。

4原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响。

原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束的尺寸对马氏体强度也有一定影响。

原始奥氏体晶粒越细小、马氏体板条束越小，则马氏体强度越高。

这是由于相界面阻碍位错的运动造成的马氏体强化。

马氏体的塑性和韧性马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。

片状马氏体具有高强度高硬度，但韧性很差，其特点是硬而脆。

CH6.5 马氏体的性能及影响因素PPT(10级)

马氏体转变
6.5 马氏体的性能及影响因素
2020/3/7
1
授课朱世杰
马氏体转变
4.8.1 马氏体的硬度和强度
一.马氏体的高硬度和高强度 1.钢中马氏体力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。 2.马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。通常情况下，马氏体的硬度随含碳量的增加而升高。但当碳含量超过0.6%时，硬度增长趋势下降。
2020/3/7
15
授课朱世杰
作为形成显微裂纹的敏感度。
2020/3/7
11
授课朱世杰
马氏体转变
(一)影响形成显微裂纹因素
1.含碳量
当WC<1.4%时，随碳量增加，SV 急
剧增加，因而此时生成的是细而长的横贯奥氏体晶粒的{225}M，易受撞击而断裂。当WC>1.4%时，随碳量增加，
SV 反而下降，因此时生成短而宽的
{259}M，不易受撞击断裂。通常马氏
2020/3/7
10
授课朱世杰
马氏体转变
6.5.5 高碳马氏体的显微裂纹
马氏体片形成速度极快，互相撞击或与奥氏体晶界相撞时可形成很大的应力集中，加之高碳马氏体本身很脆，故在撞击时极易产生裂纹。这些裂纹虽很小，但可成为疲劳裂纹源而导致开裂。
以单位体积马氏体内出现显微裂纹的面积SV (mm2/mm3 )
3.淬火钢的硬度取决于马氏体和残余奥氏体的相对含量。只有当残余奥氏体量很少时，钢的硬度与马氏体的硬度才趋于一致。这是必须注意的。 4.马氏体的屈服强度随含碳量的增加而升高。
2020/3/7
含碳量对马氏体的强度与硬度的影响
2
授课朱世杰
马氏体转变
不同碳含量的钢淬火后的硬度及碳含量与残余奥氏体量的关系。曲线1是完全淬火并进行冷处理后马氏体的硬度。奥氏体全部转化为马氏体，所得即为马氏体硬度和碳含量关系。

材料结构与性能试题及详细答案

《材料结构与性能》试题一、名词解释（20分）原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。

根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。

通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。

电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。

相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。

当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。

而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。

Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。

这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。

二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。

（15分）答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。

弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。

形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。

弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。

热处理工考试考试题库

热处理工考试考试题库1、判断题铁碳合金在室温下的平衡组织都是有铁素体和渗碳体两相组成。

正确答案：对2、填空题结晶后的晶粒呈相同的位向，这种晶粒称（）晶体。

正确答案：单3、填空题位错运动后晶（江南博哥）体不发生体积变化，这类运动称为（）。

正确答案：保守运动4、填空题对于一般钢材，随着加热温度升高，奥氏体的时间将（）。

正确答案：缩短5、填空题热处理工艺中，通常把铁碳相图的GS线用表示（）。

正确答案：A36、单选影响钢材临界冷却速度的主要因素是钢的（），这一特性对于钢的热处理具有非常重要的意义。

A．加热温度B．保温时间C．化学成分D．质量大小正确答案：C7、填空题为了抑制非马氏体转变的产生，在C曲线“鼻尖”附近（550℃左右）需要（）速冷却。

正确答案：快8、问答题常用的淬火冷却介质有哪几种？正确答案：淬火冷却介质有水、水溶液（食盐水溶液、碱溶液、有机溶液）、油、空气等。

9、问答题简述用火花鉴别法分辨钢材化学成分的原理是什么？正确答案：钢样在高速旋转的砂轮接触时，磨削下来的钢末以极高的温度、极高的速度抛射出来，这些钢末在运行中与空气摩擦温度进一步上升，随之发生激烈的氧化反应又使温度上升，甚至达到钢的熔化温度，于是呈现一条一条光亮线条，即光束流线。

另一方面，钢中的碳元素很容易与氧结合成CO，在这一过程中又将FｅO还原成铁，这种反应重复多次，于是在钢末中聚积了相当多的CO气体，当气体的压力足够冲破钢末表面氧化膜的约束时，CO气体将粉碎这层氧化膜而喷射出来，发生爆裂，形成爆花。

流线和爆花的多少、色泽及强弱与钢的化学成分、元素含量及钢的导热性有关。

不同的钢种具有特定的流线特征。

所以工厂通常采用这种方便易行的火花鉴别法将未知料名的钢按钢的牌号区分开10、填空题组织转变开始或终了的温度称为（）。

正确答案：临界温度11、单选打开各种火焰炉和可控气氛炉炉门时，应该站立在炉门（）。

A．侧面B．正面C．下方D．上方正确答案：A12、单选热电偶的作用是（）。

清华大学-—工程材料综合题答案

清华⼤学-—⼯程材料综合题答案第⼀章6、实际⾦属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原⼦、异类原⼦。

点缺陷造成局部晶格畸变，使⾦属的电阻率、屈服强度增加，密度发⽣变化。

线缺陷：位错。

位错的存在极⼤地影响⾦属的机械性能。

当⾦属为理想晶体或仅含极少量位错时，⾦属的屈服强度σs很⾼，当含有⼀定量的位错时，强度降低。

当进⾏形变加⼯时，为错密度增加，σs将会增⾼。

⾯缺陷：晶界、亚晶界。

亚晶界由位错垂直排列成位错墙⽽构成。

亚晶界是晶粒内的⼀种⾯缺陷。

在晶界、亚晶界或⾦属内部的其他界⾯上，原⼦的排列偏离平衡位置，晶格畸变较⼤，位错密度较⼤（可达1016m-2以上）。

原⼦处于较⾼的能量状态，原⼦的活性较⼤，所以对⾦属中的许多过程的进⾏，具有极为重要的作⽤。

晶界和亚晶界均可提⾼⾦属的强度。

晶界越多，晶粒越细，⾦属的塑性变形能⼒越⼤，塑性越好。

8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使⾦属强度和硬度提⾼的现象称为固溶强化。

固溶体随着溶质原⼦的溶⼊晶格发⽣畸变。

晶格畸变随溶质原⼦浓度的提⾼⽽增⼤。

晶格畸变增⼤位错运动的阻⼒，使⾦属的滑移变形变得更加困难，从⽽提⾼合⾦的强度和硬度。

9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合⾦组元通过溶解形成⼀种成分和性能均匀的，且结构与组元之⼀相同的固相称为固溶体。

间隙固溶体中溶质原⼦进⼊溶剂晶格的间隙之中。

间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。

第⼆章1、⾦属结晶的条件和动⼒是什么?答：液态⾦属结晶的条件是⾦属必须过冷，要有⼀定的过冷度。

液体⾦属结晶的动⼒是⾦属在液态和固态之间存在的⾃由能差(ΔF)。

2、⾦属结晶的基本规律是什么?答：液态⾦属结晶是由⽣核和长⼤两个密切联系的基本过程来实现的。

液态⾦属结晶时，⾸先在液体中形成⼀些极微⼩的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核⼼不断地长⼤。

在这些晶体长⼤的同时，⼜出现新的品核并逐渐长⼤，直⾄液体⾦属消失。

材料科学基础总复习

28、晶体宏观的塑性变形是通过运动来实现的。
29、实际晶体中，位错的柏氏矢量不是，它应符合相应的条件
和条件。
30、小角度晶界其基本类型有晶界和（）晶界两类。
31、在常温或低温下，位错的运动非常困难，因为这种运动需要原
子的才能发生，显然，升高温度可以这种运动。
32、无论什么位错在外应力下滑移时，其运动方向总是与位错线，
以及。
13、碳原子溶于α-Fe形成的固溶体，称为；碳原子溶于γ-Fe形成的
固溶体则称为；共晶转变的产物在室温下称为；共析转变的
产物在室温下称为。
14、渗碳体有五种类型分别为：、、、和。
15、材料科学是研究各种材料的、制备加工工艺与关系的科
学。
16、、与
是冷变形金属加热过程中经历的基本过程。
材料科学基础总复习
一、填空题
1、对于不含气相的凝聚系统（金属、非金属、聚合物系统），可视为
恒压条件，相律表述为。
2、扩散的驱动力为，原子扩散的机制主要是和。
3、任何铁碳合金在室温下的平衡组织都是由和两个相组成
的。
4、塑性变形不仅使晶体的、和( ) 发生变化，而且由于
塑性变形的不均匀性，还使冷变形晶体中产生。
1、菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随 B 变化。 A、距离 B、时间 C、温度 D、压强 2、原子扩散的驱动力是 D 。 A、浓度梯度 B、压强梯度 C、温度梯度 D、化学势梯度 3、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的 B 。 A、1/3 B、2/3 C、1/4 D、3/4 4、金属Al、Mg分别属于何种晶体结构。 A、体心立方、面心立方 B、体心立方、密排六方 C、面心立方、体心立方 D、面心立方、密排六方 5、面心立方结构的配位数和致密度分别为。 A、12、0.74 B、12、0.68 C、8、0.74 D、8、0.68 6、体心立方结构的配位数和致密度分别为。 A、8、0.68 B、12、0.68 C、8、0.74 D、12、0.74 4、铸铁与碳钢的区别在于有无 A 。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 D、渗碳体 5、在二元合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于 B 。 A、单相区 B、两相区 C、三相平衡水平线 D、单相区或两相区 6、面心立方晶体的孪晶面为 C 。 A、（100） B、（110） C、（111） D、（112） 4、面心立方、体心立方和密排六方晶胞中的原子数分别为。 A、8、12、6 B、12、8、6 C、6、12、8 D、12、6、8 5、金属晶体的点缺陷主要是指空位。 A、空位 B、间隙原子 C、置换原子 D、杂质原子 6、过饱和点缺陷点缺陷的产生方法不包括。 A、淬火法 B、辐照法 C、塑性变形 D、弹性变形 7、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为 D 。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、推填机制 D、空位机制 8、由热力学第二定律可知，相变的驱动力是 C 。

马氏体

马氏体组织马氏体马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。

最先由德国冶金学家Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。

马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。

马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。

中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。

高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。

中文名：马氏体外文名：martensite释义：黑色金属材料的一种组织名称提出者：阿道夫·马滕斯一、马氏体发展史1、马氏体19世纪90年代最先由德国冶金学家阿道夫·马滕斯（Adolf Martens，1850-1914）于在一种硬矿物中发现。

马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。

1895年法国人奥斯蒙（F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens），把这种组织命名为马氏体(Martensite)。

人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏体相变。

20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如：Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。

目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。

2、组成类型常见马氏体组织有两种类型。

中低碳钢淬火获得板条状马氏体，板条状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得针状马氏体，针状马氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之间互成60°或120°角。

位错马氏体与低碳马氏体型钢

开始推广应用整体淬火旳低碳钢
高压透射电子显微镜用以研究钢旳组织
对其组织形态和精细构造有了正确认识
在研究中碳钢回火组织旳屡次冲击韧性时发觉了低碳马氏体对钢件旳良好旳强韧性配合旳作用
位错马氏体与低碳马氏体型钢
板条M组织形态
汽车轮胎螺栓
位错马氏体
马氏体
（按组织形态划分）
C在α-Fe中形成旳过饱和固溶体
较低旳△K速th值率和da较/d高N旳旳疲问劳题裂纹扩展
▪ 低碳M本身具有良好旳塑性和高旳形变强化指数，表白它具有较高旳形变强化能力，经过预拉形变强化，或者表面滚压强化，以及喷丸强化，能有效旳延长疲劳寿命，能够使低C马氏体在性能上旳这个短处得到弥补
低碳马氏体型构造钢旳设计
性能要求： ▪ 较高旳强度水平，优异旳强韧性配合； ▪ 较高旳疲劳极限； ▪ 较高旳冲击值，低旳韧脆转化温度； ▪ 低旳缺口敏感度。
碳量旳定夺及合金元素旳选择
碳量旳定夺 ▪ C是控制低碳马氏体强化最为有效旳原因。C量主要视强韧性
配合要求而定；应不超出0.25％,过量旳C将出现间隙固溶，
从而降低韧塑性。合金元素旳选择 ▪ 多种合金元素对奥氏体相变旳热力学和动力学旳作用各不相
同，对相变后组织构造旳影响各不相同，从而使钢体现出不同旳力学性能和工艺加工性能。根据不同旳性能要求，合金元素旳加入应有所不同。
▪ 低碳M在低温回火范围内，其KIC值和强度有着相同旳变化趋势。
▪ 所以，在低温回火时，低碳 M旳强韧性配合比很好。
疲劳抗力
疲劳强度
并没有明显旳优势较低旳疲劳缺口敏感性
与中碳回火索氏体相比
疲劳裂纹萌生与扩展
决定疲劳寿命旳参量 N0.1与da/dN

马氏体强化效应

马氏体强化效应
马氏体强化效应是指利用马氏体相变来强化金属材料的方法。

马氏体强化效应的实现主要依赖于以下四个强化原理：
1.固溶强化：马氏体中溶有过饱和的碳和合金元素，产生很强的固溶强化效应，可以显著提高材料的强度和硬度。

2.位错强化：马氏体形成时产生高密度位错，位错强化效应很大，可以阻碍位错运动，进一步提高材料的强度和硬度。

3.细晶强化：奥氏体转变为马氏体时，形成许多极细小的、取向不同的马氏体束，产生细晶强化效应，可以使材料具有更高的强度和硬度。

4.析出强化：淬火后回火，马氏体中析出细碳化物粒子，间隙固溶强化效应大大减小，但产生强烈的析出强化效应，可以使材料具有更好的耐磨性和疲劳强度。

在钛合金中，马氏体强化的效果非常显著。

通过加入马氏体，材料的屈服强度、抗拉强度、韧性和硬度等机械性能都得到了显著提高。

同时，马氏体的数量和形态也会对材料的性能产生影响，一定量的马氏体会提高材料的硬度和强度，而过多的马氏体则会使材料脆性增加。

因此，通过优化马氏体数量和形态的制备工艺参数，可以获得具有优异机械性能的钛合金材料。

需要注意的是，马氏体强化通常需要在一定温度范围内进行，同时马氏体强化的效果还受到材料成分、制备工艺和环境条件等因素的影响。

因此，在应用马氏体强化方法时，需要综合考虑材料的成分、
制备工艺和环境条件等因素，以实现最佳的强化效果。

奥氏体应力诱发马氏体相变的原因

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