固态相变 习题学习资料
固态相变总复习资料(仅供参考)
绪论一、相:是成分相同、结构相同、有界面同其他部分分隔的物质均匀组成部分； 相变:相变是当外界约束（温度或压强）作连续变化时，在特定条件（温度或压强达到某定值）下，物相所发生质突变。
二、物相的突变体现在那些方面？（1）从一种结构变化为另一种结构，例如：液相——固相；固相中不同晶体结构之间的转变奥氏体（A ）（2）化学成分的不连续变化：例如固溶体的脱溶分解（3）某种物理性质的跃变：金属——非金属转变；顺磁体——铁磁体转变三、相变解决什么问题？（1）相变为何会发生？（热力学、动力学问题）（2）相变是如何进行的？（相变机理——与扩散、切变、位错等相关的理论）四、相变采取的措施和意义4.1、常用措施热处理－加热：温度、速度，保温时间－冷却：速度、方式--环境：磁场、电场、力场原理：解决有哪些相变，相变条件、机理、特征工艺：解决如何实现这些相变从而达到预期的性能4.2、研究相变的意义掌握金属材料固态相变的规律，就可以采取措施（如特定的加热和冷却工艺）控制相变过程以获得所预期的组织和性能，从而使之具有所预期的性能，最大限度地发挥现有金属材料的潜力，并可以根据性能要求开发出新型材料第一章扩散基础第二章固态相变基本规律一、基本概念1、界面 根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度不同，两相界面分为： 共格…δ≤0.05界面类型半共格…0.05~0.25之间非共格…δ≥0.252.1、扩散型相变相变时，相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为扩散型相变。
只有温度足够高，原子活动能力足够强时，才能发生扩散型相变。
同素异构转变、多型性转变、脱溶型转变、共析型转变、调幅分解和有序化转变均属于扩散型相变扩散型相变特点2.1.1、相变过程有原子扩散运动，相变速率受原子扩散所控制2.1.2、新相与母相的成分往往不同2.1.3、只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状的变化2.2、非扩散型相变相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变，非扩散型相变时原子仅作有规则的迁移以使晶体点阵发生改组。
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。
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。
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在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度增大而升高。
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土10 C，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：① K-S 关系：{111} Y II {110} a ' <110>Y// <111>a'②西山关系：{111} Y I {110} <112>Y// <110>a'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（回火前期阶段一时效阶段）80-100 'C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 C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：<150C为双相分解，>150C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（£-FexC）。
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。
固态相变习题(一)
相变原理习题一、选择题1、使TTT曲线左移的因素有___________ 。
A 增加亚共析钢中含碳量B 提高钢中含钨量C 增加钢中含铜量D 使奥氏体产生塑性变形2、能使钢中马氏体转变开始温度（Ms）升高的因素有__________ 。
A 降低含Ni钢中的Ni含量B 降低钢中含碳量C 增大冷却速度D 提高加热温度3、高碳马氏体的形貌特征及亚结构是__________ 。
A 板条状及位错B 凸透镜状及位错C 凸透镜状及孪晶4、加热时Fe3C全部溶入A的温度是__________ 。
A A c1B A c3C A ccm5、上贝氏体贝氏体的强度，韧性下贝氏体。
A 高于优于B 高于不如C 低于优于D 低于不如6、中碳钢淬火后高温回火，可获得优良的综合机械性能。
又称为。
A 固溶处理B 调质C 热稳定化D 时效7、出现了高温回火脆性后，如重新加热到650℃以上，然后快冷至室温，消除脆化。
在脆化消除后，再在450 650℃加热快冷再发生脆化。
A 可可B 可不C 不可可D 不可不8、W18Cr4V在560℃回火后，在冷却过程中在250℃稍作停留，残余奥氏体将不再转变为马氏体，这一过程称为。
A 催化B 相变C 逆转变D 稳定化9.奥氏体核的长大是依靠____的扩散, 奥氏体(A)两侧界面向铁素体(F)及渗碳体(C)推移来进行的.(a)铁原子 (b)碳原子 (c)铁碳原子 (d)溶质原子10.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+F11.提高钢中马氏体转变开始点（Ms）的因素有__________ 。
(a) 降低含Ni钢中的Ni含量 (b) 降低钢中含碳量 (c) 增加冷却速度 (d) 提高奥氏体化温度12.低碳马氏体的形貌特征及亚结构是__________ 。
(a) 板条状及位错 (b) 凸透镜状及位错 (c) 凸透镜状及孪晶13.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是__________ 。
固态相变温习题.doc[指南]
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一、金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？哪些构成相变驱动力？十、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？十一、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。
十二、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响。
十三、什么是珠光体的纵向长大和横向长大？为什么说珠光体的纵向长大受碳原子在奥氏体中的扩散所控制？十四、马氏体转变有哪些主要特点？十五、影响Ms点的主要因素有哪些？十六、什么是奥氏体稳定化现象？热稳定化和机械稳定化受哪些因素的影响？十七、 Md点的物理意义是什么？应力诱发马氏体转变在什么条件下发生？十八、简述上贝氏体和下贝氏体的形貌特征，形成条件及性能差别。
十九、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。
为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线？二十、有物态变化的淬火介质的冷却特性和冷却机理如何？二十一、热应力、组织应力和比容差造成的变形趋向如何？二十二、简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构，并说明它们在性能上的差异。
二十三、试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。
二十四、简述碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化。
二十五、简述合金元素对于回火转变的影响。
二十六、何为第一类回火脆性和第二类回火脆性?如何消除？二十七、什么是二次硬化？二十八、举出三种淬火方法，并说明其优缺点。
二十九、什么是淬火临界冷却速度？三十、什么是钢的IT图？三十一、碳与合金元素对珠光体转变动力学有何影响？三十二、钢的等温TTA图是什么？如何测定？图中各条曲线代表什么？三十三、什么是钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么？三十四、简述退火的目的和种类。
三十五、什么是正火？目的如何？有何应用？三十六、退火和正火的主要差别是什么？三十七、简述钢的气体渗碳原理。
三十八、试比较钢经渗碳和氮化后渗层的强化机理。
三十九、简述时效的一般过程和时效硬化机制。
四十、不连续脱溶与珠光体转变有何相同点和不同点。
《金属固态相变教程》课后习题
一、金属固态相变的基本规律1．固态相变和液-固相变有何异同点?2．金属固态相变有哪些主要特征，哪些因素构成相变的阻力?3．为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相，晶体缺陷对固态相变形核有何影响?4．扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特征?5．为什么大多数固态相变具有形核阶段？6．为什么金属固态相变复杂多样？阐述其在国民经济中的作用。
7．晶粒长大驱动力，晶粒长大时界面移动方向与晶核长大时的界面移动方向有何不同，8．阐述碳化物颗粒的粗化机理，钢的退火软化机理。
9．掌握如下基本概念：固态相变；平衡转变；共析转变；平衡脱溶；扩散型相变；无扩散型相变；均匀形核；形核率二、钢中的奥氏体1．什么叫奥氏体?2．奥氏体的晶体结构，奥氏体的质量体积小、导热性差的原因是什么?3．试计算碳含量为2.11％(质量分数)的奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？4．说明亚共析钢的加热转变过程。
5．试计算奥氏体的八面体间隙大小。
6．试说明临界点A1、A3、Acm与加热、冷却过程小的临界点之间有何关系？7．何谓晶粒，晶粒为什么长大，细化奥氏体晶粒的措施有哪些?8．奥氏体晶粒异常长大的原因，为什么出现混晶，如何控制?9．共析钢的奥氏体形成过程．为什么铁素体先消失，部分渗碳体末溶解完毕？10．非平衡加热时，奥氏体形成特点是什么?三、珠光体共析分解1．何谓珠光体，本书中的定义与以往的书中的概念有何重要区别？2．影响珠光体片间距的因素有哪些?3．试述片状珠光体的形成过程。
4．试述影响珠光体转变动力学的因素。
5．试述珠光体转变为什么不能存在领先相?6．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?7．相间沉淀和珠光体分解有什么关系？8．将热轧空冷的20钢再重新加热到Ac1温度稍上，然后炉冷，试问所得的组织有何变化?四、马氏体相变1．熟悉以下基本概念：热稳定化、反稳定化、不变平面应变、惯习面、热弹性马氏体、形状记忆效应、正方度。
课后习题（简答题）
课后习题（简答题）课后习题（简答题）整理（注：此容仅供参考，如有疑义请自行查证)习题一：金属固态相变基础1、金属固态相变有哪些主要特征？①相界面特殊（不同类型，具有不同界面能和应变能）②新旧相之间存在一定位向关系与惯习面③相变阻力大（弹性应变能作用）4.易产生过渡相（降低形核功）5.晶体缺陷的影响（提供驱动力）6.原子的扩散2、哪些因素构成固态相变阻力？哪些构成相变驱动力？固态相变的阻力：弹性应变能和界面能；相变驱动力：新旧两相的自由能差和新相自由能较低3、金属固态相变主要有哪些变化？部组织或结构；有序化程度4、固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？形核：均匀形核；非均匀形核：①晶界形核②位错形核③空位形核。
新相晶核的长大，实质是界面向母相方向的迁移。
5、固态相变的长大速度受什么控制？无扩散型相变受控于界面过程；扩散型相变成分不变时长大速度主要受控于界面过程，成分改变时长大速度取决于扩散过程6、C曲线为何呈“C”型（存在鼻点）？①过冷奥氏体转变速度取决于转变驱动力和扩散能力，而△T↑，△G ↑，D↓。
②在A1～550℃区间,随过冷度增大,原子扩散较快,转变速度较快。
③550℃以下,随过冷度增大,原子扩散速度越来越慢,因而转变速度减慢。
7.影响C曲线的因素有哪些？1.含碳量；2.合金元素；3.奥氏体晶粒尺寸；4.原始组织、加热温度和保温时间；5. 奥氏体塑性变形习题二：钢中奥氏体的形成1.热处理的条件：（1）有固态相变发生的金属或合金（2）加热时溶解度有显著变化的合金为什么钢可以进行热处理？①α→γ固态相变﹄有相变重结晶②C溶解度显著变化﹄可固溶强化2.钢在加热和冷却时临界温度的意义？Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3——加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Accm加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。
固态相变试题库及答案
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。
固态相变 复习习题
性 能
相变驱动力：两相自由能差，母相中缺陷提供的能量
及 特
3、金属固态相变主要有哪些变化？
征
结构、成分、有序度。
4、固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？
形核：非均匀形核为主，缺陷处形核（界面形核，空位形核，位错形核） 长大：成分变化，依靠扩散进行；结构变化，依靠界面过程
其中半共格界面采用均匀切变或台阶方式，非共格界面依靠界面上 原子的短程扩散。
习题六 回火转变
1、简述碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化，并简述合金元素对 于回火转变的影响 。
回火时的组织转变：
温度（℃） 阶段名称
组织变化
20～100 碳原子偏聚
无
100～250 马氏体分解
回火马氏体
200～300 残余奥氏体分解 回火马氏体
250～400 碳化物转变
回火屈氏体
400～700 α相回复再结晶， 回火索氏体 碳化物聚集长大
（各片间有交角），电镜下排列成行的细片状或粒状碳化物分布于 铁素体片中；亚结构为高密度位错；K-S关系；强度和韧性较高。
3. 根据相变热力学来分析BS点和MS点的温度差异。
△G＝－（△GV+△GD ）＋△GS ＋△GE ＋△GP
B转变有C的扩散，使相同温度下的两相自由能差增大，即△GV↗; B与A比容差小，使△GE ↘；形成温度高，长大速度慢， A强度低， 使切变阻力减小。 因此，B转变不需要M转变那样大的过冷度，BS点 高于MS点。
4、简述获得粒状珠光体的两种方法。
片状P 加热
略高于A1
A＋未溶Fe3C
保温
缓冷
粒状P
A＋粒状Fe3C
片状P
长时间保温 粒状P
固态相变习题与解答
1、解释下列名词：自扩散、化学扩散、间隙扩散、置换扩散、互扩散、晶界扩散、上坡扩散2、什么叫原子扩散和反应扩散?3、什么叫界面控制和扩散控制?试述扩散的台阶机制?[简要解答] 生长速度基本上与原子的扩散速率无关，这样的生长过程称为界面控制。
相的生长或溶解为原子扩散速率所控制的扩散过程称为扩散控制。
如题3图，α相和β相共格，在DE、FG处，由于是共格关系，原子不易停留，界面活动性低，而在台阶的端面CD、EF处，缺陷比较多，原子比较容易吸附。
因此，α相的生长是界面间接移动。
随着CD、EF的向右移动，一层又一层，在客观上也使α相的界面向上方推移，从而使α相生长。
这就是台阶生长机制，当然这种生长方式要慢得多。
题3图台阶生长机制4、扩散的驱动力是什么?什么是扩散热力学因子?5、显微结构的不稳定性主要是由哪些因素造成的 ?6、什么是Gibbs-Thomson效应?写出其表达式。
7、什么是Ostwald Ripening Process ? 写出描述其过程的表达式，总结其过程规律 ?8、在500℃时，Al在Cu中的扩散系数为2.6×10-17 m2/s，在1000℃时的扩散系数为1×10-12 m2/s。
求：1）这对扩散偶的D0、Q值；2）750℃时的扩散系数。
9、当Zn向Cu内扩散时，已知：X点处的Zn含量为2.5×10-17 a/cm3，在离X点2mm 处的Y 点，在300℃时每分钟每mm2要扩散60个原子。
问：Y点处的Zn浓度是多少?10、将Al扩散到硅单晶中，问：在什么温度下，其扩散系数为10-14 m2/s ? (已知：Q = 73000 cal./mol, D0 = 1.55×10-4 m2/s )11、在1127℃某碳氢气体被通入到一低碳钢管（管长1m，管内径8 mm，外径12 mm）。
管外保持为纯氢气氛，有可能使管外表面的碳活度降低到最低限度。
假设在碳氢气体中的碳活度是很高的，以致于在气氛中有固体颗粒碳。
固态相变习题学习资料
固态相变习题学习资料固态相变习题第一章自测题试卷1、固态相变是固态金属（包括金属与合金）在（）和（）改变时，（）的变化。
2、相的定义为（）。
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、固态相变的阻力为（）及（）。
5、平衡相变分为（）、（）、（）、（）、（）。
6、非平衡相变分为（）、（）、（）、（）、（）。
7、固态相变的分类，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、简述固态相变的非均匀形核。
10、简述固态相变的基本特点。
第二章自测题试卷1、分析物相类型的手段有（）、（）、（）。
2、组织观测手段有（）、（）、（）。
3、相变过程的研究方法包括（）、（）、（）。
4、阿贝成像原理为（）。
5、物相分析的共同原理为（）。
6、扫描电镜的工作原理简单概括为：（）。
7、透射电子显微镜的衬度像分为（）、（）、（）。
第三章自测题试卷1. 根据扩散观点，奥氏体晶核的形成必须依靠系统内的（）：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. 奥氏体所具有的性能包括：（）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. 影响奥氏体转变的影响因素包括（）、（）、（）、（）。
4．控制奥氏体晶粒大小的措施有：（），（），（），（）。
5．奥氏体是Fe-C合金中的一种重要的相，一般是指（），碳原子位于（）。
6. 绘图说明共析钢奥氏体的形成过程。
7. 奥氏体易于在铁素体和渗碳体的相界面处成核的原因是什么？8. 简述连续加热时奥氏体转变的特点。
北京科技大学固态转变复习题最终版
1、相变分类：⑴按相变时热力学参数变化特征分类：①一级相变：指发生相变时，两相的Gibbs 自由能和化学势都相等，但化学势的一阶偏微分不相等的相变。
（特点：体积变化、有能量的吸收或释放）即G 1=G 2，µ1=µ2，p p T T )((21∂∂≠∂∂μμ，T T PP )()(21∂∂≠∂∂μμ。
②二级相变：指发生相变时，两相的Gibbs 自由能和化学势以及化学势的一阶偏微分都相等，但二阶偏微分不相等的相变。
（特点：体积和能量无变化）即G 1=G 2，µ1=µ2，p p )((21∂∂=∂∂μμ，T T )()(21∂∂=∂∂μμp p ()(222212∂∂≠∂∂μμ，T T ((222212∂∂≠∂∂μμ，p p )()(2212∂∂∂≠∂∂∂μμ⑵按相变方式分类：①形核—长大型相变：指由程度大、范围小的起伏开始发生的相变。
即相变过程中在母相中形核，然后长大。
②连续型相变：指由程度小、范围广的起伏连续地长大形成新相的相变。
即相变不需要形核过程，由起伏直接长大为新相。
⑶按原子迁移特征分：①扩散型相变：相变过程主要依赖于原子（或离子）的扩散迁移过程，相变前后通常有成分变化。
②连续型相变：相变过程中无原子（或离子）的扩散，或者虽存在扩散，但不是相变所必须的或者主要的过程，并且相变前后没有成分变化。
2、经典形核理论：⑴均匀形核（自发形核）：指新相晶核是在母相中均匀的生成，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。
⑵非均匀形核（非自发形核）：指新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。
⑶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，因此相变驱动力指新相和母相自由能之差。
⑷形核驱动力和核心成分：形核驱动力是指刚形成晶核β时，成分为Xβ的少量物质从ɑ相移至β相时自由能的变化。
核心成分是指生成的新相β的成分Xβ，核心成分不同，形核驱动力则不同，因此要先求核心成分，再求形核驱动力。
材料固态相变复习.docx
金属固态相变及应用第一章金属固态相变概论1、固态相变：金属和陶瓷等固态材料在温度利压力改变时，其内部组织或结构会发牛变化，即发牛从一种状态到另一种状态的改变，这种转变称为固态相变。
按转变条件分类：平衡相变指在极缓慢加热或冷却条件下发生的能获得的符合平衡状态和图的平衡组织的相变。
主要有同索异构转变、多形性转变、平衡脱溶沉淀、共析相变、包析转变、调幅分解、有序化转变。
非平衡相变:伪共析相变、马氏体相变、贝氏体相变、不平衡脱溶沉淀、块状转变。
按原子迁移情况分类：扩散型相变：相变吋，相界而的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为扩散型相变。
基本特点是：①相变过程中有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制；②新相和母相得成分往往不同; ③只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状改变。
无扩散型相变：相变过程中原子不发牛扩散, 参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变。
一般特征是：①存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样衣面上出现浮突现象；②相变不需要通过扩散，新和和母和的化学成分相同：③新相和母相之I'可存在一定的晶体学位向关系；④某些材料发生非扩散相变时，相界面移动速度极快，可接近声速。
2、固态相变的主要特点：相界面：共格界面：若两相晶体结构相同、点阵制数相等、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而使两相原子之间产生完全匹配。
此时，界而上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置，界而上原子为两相所共有，这种界而称为共格界而。
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；而以切应变來维持时，成为第二类共格。
半共格界面：半共格界而的特点：在界而上除了位错核心部分以外，其他地方儿乎完全匹配。
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：当两相界血处的原子排列差异很大，即错配度§很大时，两相原子Z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吋两相可以构成完全的共格界而；错配度大于0. 25吋易形成非共格界而；错配度介于0. 05〜0. 25 Z间，则易形成半共格界而。
《固态相变理论》作业1
《固态相变理论》作业1
1.推导Johnson-Mehl方程。
2.奥氏体形核时需要过热度△T，那么金属熔化时（S-L）,要不要过热度，为什么？
3.相变热力学条件是什么？
4.简述固态相变的主要特征。
5.固态相变的阻力是哪几项？
6.什么是共格界面，根据其共格性界面有哪几类？请比较它们的界面能和弹性应变能的大小。
7.综述奥氏体的主要性能。
（200字以内）
8．采用哪些方法可以研究奥氏体的等温转变？
9．发生奥氏体转变的热力学条件是什么？
10．共析钢的奥氏体化过程中，为什么铁素体会先消失，而渗碳体会残留下来？11．亚共析钢的奥氏体化过程与共析钢的奥氏体化过程有何区别？
12．连续加热时的奥氏体转变有何特点？
13．叙述奥氏体晶粒度测定的方法。
14．奥氏体晶粒长大的驱动力是什么?
15．说明奥氏体晶粒异常长大的原因。
16．根据奥氏体形成规律讨论细化奥氏体晶粒的方法。
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固态相变习题第一章自测题试卷1、固态相变是固态金属（包括金属与合金）在（）和（）改变时，（）的变化。
2、相的定义为（）。
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、固态相变的阻力为（）及（）。
5、平衡相变分为（）、（）、（）、（）、（）。
6、非平衡相变分为（）、（）、（）、（）、（）。
7、固态相变的分类，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、简述固态相变的非均匀形核。
10、简述固态相变的基本特点。
第二章自测题试卷1、分析物相类型的手段有（）、（）、（）。
2、组织观测手段有（）、（）、（）。
3、相变过程的研究方法包括（）、（）、（）。
4、阿贝成像原理为（）。
5、物相分析的共同原理为（）。
6、扫描电镜的工作原理简单概括为：（）。
7、透射电子显微镜的衬度像分为（）、（）、（）。
第三章自测题试卷1. 根据扩散观点，奥氏体晶核的形成必须依靠系统内的（）：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. 奥氏体所具有的性能包括：（）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. 影响奥氏体转变的影响因素包括（）、（）、（）、（）。
4．控制奥氏体晶粒大小的措施有：（），（），（），（）。
5．奥氏体是Fe-C合金中的一种重要的相，一般是指（），碳原子位于（）。
6. 绘图说明共析钢奥氏体的形成过程。
7. 奥氏体易于在铁素体和渗碳体的相界面处成核的原因是什么？8. 简述连续加热时奥氏体转变的特点。
9. 说明组织遗传的定义和控制方法。
10. 从奥氏体等温形成动力学曲线出发说明珠光体到奥氏体的转变特征。
第四章自测题试卷1、填空题1) 根据片层间距的大小，可以将珠光体分为________ 、________、 ________。
2) 获得粒状珠光体的途径有________ 、__________ 、___________ 、___________ 。
3) 珠光体的长大方式有__________ 、 ___________ 、 ___________。
4) 粗大的魏氏组织对钢的力学性能的影响一般有________________和_________________。
5) 影响纳米相析出的因素有-_________和____________。
2、选择题1) 下列哪种元素会增加碳在奥氏体中的扩散速度，进而增加珠光体形核率和长大速度（）A镍 B锰 C 钼 D 钴2) 下列哪种元素的加入会促进魏氏组织的形成（）A钼 B锰 C 铬 D 硅3) 在温度-时间图像中，TTT曲线和CCT曲线的位置关系是（）A 两曲线重合B CCT曲线位于TTT曲线的右下方C CCT曲线位于TTT曲线的左上方D CCT曲线位于TTT曲线的正上方3、简答题1) 和片状珠光体相比，为什么粒状珠光体具有良好的综合力学性能？2) 什么是派登处理，派登处理的具体步骤是什么？第五章自测题试卷1、填空题1) 马氏体转变时，与母相的位向关系主要有（），（）和（）三种关系。
2) 板条状马氏体主要在（）形成，它的亚结构为（），位向关系符合（），惯习面为（）。
3) 马氏体相变区别于于其他相变的最基本的两个特点是（）和（）。
4) 热弹性马氏体的两个重要性质是（）和（）。
5) 奥氏体的稳定化分为（）和（）。
2、选择题1) 针状马氏体的亚结构主要是( )。
A.位错B.孪晶C.位错和孪晶D.空位2) 关于马氏相变的特点，下列哪项的说法是错误的（）。
A. 马氏体转变有孕育期（等温马氏体除外）B. 马氏体可以发生可逆性转变C. 表面浮突和界面共格D. 马氏体转变有转变开始和终了温度3) 奥氏体稳定化与以形成马氏体数量的关系是（）。
A．马氏体量越少，稳定化程度越高B．马氏体量越少，稳定化程度越低C．马氏体量越多，稳定化程度越低D．马氏体量越多，稳定化程度越高3、简答题1) Md点的物理意义是什么？形变诱发马氏体在什么条件下发生？在Md点以上对马氏体进行塑性变形对随后的冷却时的马氏体转变有何影响？2)钢中马氏体转变的动力学有哪些类型，各有何特点？第六章自测题试卷1、贝氏体的定义为（）。
2、根据碳化物分布不同，贝氏体可分为：（）、（）、（）。
3、上贝氏体微观组织形貌为（），由铁素体板条和分布于板条间的渗碳体；下贝氏体微观组织形貌为（），由片状铁素体和分布于铁素体内部的碳化物组成。
4、贝氏体转变机制有：（）、（）。
5、强化方式主要有：（）、（）、（）、（）。
6、随着贝氏体形成温度的降低，贝氏体铁素体晶粒（），铁素体中碳含量（），碳化物的弥散度（），这三方面的因素均使贝氏体的强度增加。
7、（）强度较高，韧性也较好。
（）强度低，韧性很差。
贝氏体性能变化趋势：随着B形成温度的降低，强度和硬度（），塑性和韧性（）。
8、简述等温转变动力学曲线特点。
9、简述影响B转变动力学的因素。
10、简述贝氏体转变特点。
第七章自测题试卷1、选择题：1）一般来说，随着含碳量的增加，奥氏体稳定性____，C曲线____。
A.增大，左移 C.减小，左移B.增大，右移 D.减小，右移２）连续冷却转变CCT曲线都处于同种材料的等温转变TTT曲线的______。
A.左上方 C.右上方B.左下方 D.右下方3）消除网状碳化物的方法有____和_____ 。
A.球化退火 C.淬火B.正火 D.回火4）为满足切削加工的要求，含碳量不超过0.45%的钢选用____是合适的。
A.退火 C.正火B.回火 D.淬火2、填空题1）在奥氏体等温转变曲线的中温区域主要发生________转变。
2）随着奥氏体塑性形变量增大，珠光体转变的孕育期____，C曲线__移。
3）工具钢球化退火的目的是_____________和_________________。
4）习惯上将淬火加高温回火的热处理称为________。
3、问答题1）画出共析钢等温转变动力学图，并在图中标出转变的开始线和终了线，各区域的组织，珠光体、贝氏体及马氏体转变区和获得马氏体的最低冷却速度曲线2）什么是钢的淬透性？怎么表示？第八章自测题试卷1、选择题1) 作为控制性能的最后一道热处理工序，回火热处理在生产过程中有着极为广泛的应用，下列哪一项不是回火的作用（）A 消除或减少淬火钢件的内应力B 提高钢件的硬度和强度C 稳定工件的组织和尺寸D 调整钢的性能，使钢件软化，以利于切削加工2) 马氏体经分解后，原马氏体组织转变为回火马氏体，回火马氏体是由（）和（）组成的复相组织。
A 有一定过饱和度的立方马氏体B 板条马氏体C 亚稳碳化物（ε-碳化物）D 残余奥氏体3) 淬火钢在回火时的力学性能如何变化的？（）A 强度和硬度下降，塑性韧性也下降B 强度和硬度提高，塑性韧性下降C 强度和硬度下降，塑性韧性提高D 强度和硬度提高，塑性韧性也提高4) 对于某些尺寸较大而采用表面淬火的工件，或者有特殊要求的工件如凿子、扁铲等，可以利用淬火冷却后的余热进行回火，这种方法叫做（）。
A 局部回火B 带温回火C 电热回火D 自回火2、填空题1) 在温度高于100oC进行回火处理时，马氏体开始发生部分分解。
其中高碳马氏体的分解有两种不同的方式即__________和_________;低碳钢中Ms点高，在淬火形成马氏体的过程中，除了可能会发生碳原子向位错偏聚外，在最先形成的马氏体中还有可能析出碳化物，这一特征称为________。
2) 淬火时冷却中断或者冷速较慢均将使奥氏体不易转变成马氏体而使淬火至室温时的残余奥氏体量增多，即发生__________现象，该现象可以通过______加以消除。
3) 关于第二类回火脆性的形成机制，目前有两种理论：______________和_______________。
4) 关于回火工艺的制订，在生产中，___温回火大量应用于工具，量具和滚工轴承等工件；调制处理一般使用_________;主要用于弹簧钢，且要求获得优良的弹性和强度，同时要有较好的塑性和韧性，这是应用___________。
3、简答题1) 简述一下淬火钢在回火过程中的组织变化过程以及各个过程所处的温度范围？2) 什么叫做回火脆性，简述第一类回火脆性和第二类回火脆性的特点以及原因，并简要说明减轻或者消除这两类回火脆性的方法有哪些？第九章自测题试卷1、选择题1）过饱和固溶体时效时的脱溶分解是是一种（）型相变。
A.共格切变B.扩散C.自由驱动D.非共格切变2）G.P.区发生在室温或者低温下时效的初期，其形成速度，分布。
（） A.很快均匀 B.很慢不均匀 C.很快不均匀 D.很慢均匀3）G.P.区与母相，界面能。
（）A．共格较大 B.非共格较大 C.共格较小 D.非共格较小4）超过极大值后硬度下降称为（）。
A.温时效B.过时效C.冷时效D.自然时效5）按位错通过析出相的方式，硬化机制可分三类，下列不属于的是（）。
A. 内应变强化B. 切过颗粒强化C. 绕过颗粒强化D.穿过颗粒强化2、填空题1）时效是经处理后在室温放置或加热到溶解度曲线以下某一温度保温，使B 组元从过饱固溶体中析出的过程。
2）经过固溶处理的过饱和固溶体在室温或较高温度下等温保持时，将发生脱溶，使合金的强度和硬度显著提高，称为。
3）脱溶沉淀时在母相晶粒边界常存在，既不形成G.P区，也不析出亚稳相及稳定相，使性能变坏。
4）时效是合金的普遍现象。
5）经固溶（淬火）的合金，在室温或低于溶解度曲线温度以下时效时，会发生硬化现象，它的本质是脱溶沉淀引起的强化3、问答题1）什么是回归现象？2）时效分为哪两种，怎么区分？十章自测题试卷1. 什么是形变热处理，它的优点和主要应用领域是什么？2. 形变热处理工艺主要可分为哪几类？第一章自测题答案1、温度、压力、组织结构2、材料中均匀一致的微观组成部分，并与其它部分有明显物理差别和界面。
3、共格界面、半共格界面、非共格界面、共格界面、非共格界面4、新相与母相机基体间形成界面所增加的界面能、两相体积差别导致的弹性应变能5、纯金属的同素异构转变、平衡脱溶沉淀、共析转变、调幅分解、有序转变6、马氏体转变、块状转变、贝氏体转变、伪共析转变、非平衡脱溶沉淀7、一级相变、二级相变、扩散型相变、无扩散相变、形核-长大型、连续型相变8、A9、答：在固态相变中普遍存在非平衡空位、位错、堆垛层错、晶界、夹杂物、自由表面等缺陷，在缺陷及其周围晶体点阵畸变，储存有畸变能，提高了母相局部的自由能。