湖南工学院合金固态相变期末考试试卷

(a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F
3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了___。

(a) 冷时效(b) 过时效(c) 温时效(d) 自然时效
4．选出过冷奥氏体向马氏体转变时的相变阻力
(a)新相和母相的自由能差 (b)两相间的表面能 (c)弹性应变能 (d)塑性应变能
5．亚共析钢的先共析铁素体是在____以上向奥氏体转变的。

(a) A C1 (b) T0(c) A1 (d) A C3
6．要想改善碳钢在加工过程中的切削加工性能，宜采取的中间热处理工艺为。

(a)退火(b)淬火(c)回火(d)正火
7．由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到____的二相混合物P。

(a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F
8．在A1温度以下发生的P转变，奥氏体与铁素体界面上的碳浓度___奥氏体与渗碳体界面上碳浓度，从而引起了奥氏体中的碳的扩散。

(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于
9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为____。

(a)淬火加低温回火(b)退火(c)正火(d)贝氏体等温淬火
10．球化处理由片状向粒状转变，可____，属自发过程。

(a)降低结合能(b)降低体积(c)降低表面能(d)降低碳浓度
11．发生P转变时，Fe3C形核于____或A晶内未溶Fe3C粒子。

(a)P晶界(b)珠光体团交界处(c)A晶界(d) Fe3C/P界面
12．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐，韧性。

(a) 降低，降低(b) 增加，增加(c) 降低，增加(d) 增加，降低
13．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加____。

(a)先减后增(b)不变化(c)增加(d)先增后减
14．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在___和__中的扩散。

(a)F和A (b)F和P (c)P和A (d)F和Fe3C
15．珠光体等温转变动力学图有一鼻尖，鼻尖对应了形核率和转变速度的_____。

(a)最大处(b)最小处(c)平均值处(d)次大处
16．亚(过)共析钢的TTT曲线左上方有一__ _。

(a)等温线(b)共析线(c)A1(d)先共析线
17．奥氏体化温度越高，保温时间越长，珠光体的形核率和长大速度____。

(a)越小(b)越大(c)不变(d)先增后减
18．在Ms点以上由变形产生的马氏体为。

(a)应力促发马氏体 (b)形变诱发马氏体 (c)淬火马氏体 (d)热弹性马氏体
19．上贝氏体转变的形成温度范围是。

(a) 550℃以上(b) 350～550℃(c) 350℃以下(d) Ms点以下
20．在成分相同的情况下，粒状珠光体的强度和硬度比片状的___，塑性___。

(a)较高，较好(b)较低，较低
(c)较高，较低(d)较低，较好
四、简答题：（20分，每题5分，＊注：任选其中四题）
1. 简述珠光体中球状碳化物形成的途径。

2. 说明钢的淬火、回火的目的。

3. 简述相间析出与珠光体转变的异同点。

4. 过共析钢一般应该在什么温度下淬火？为什么？
5. 试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。

五、论述题(30分)
1. (8分) 某电站汽轮发电机转子，由30CrNi 制成，热处理工艺为：淬火和550℃回火（回火后缓慢冷却到室温），长期运行后转子发生沿晶断裂，造成严重事故。

试分析其断裂的原因，并说明这种现象的主要特征和影响因素，应如何预防此类事故？
2. (10分) 试从转变热力学，动力学，组织，晶体学及性能等方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的异同点。

3. (6分) 碳钢在进行不同热处理工艺后会具有不同硬度。

在进行以下热处理后请画出其硬度随含碳量的变化的曲线示意图，并说明其原因：
1）完全淬火冷却到室温，2）不完全淬火冷却至室温，3）完全淬火后深冷处理
4. (6分) 下图为两类相图，a)为匀晶相图，两组元无限互溶，b)为有共晶转变的相图，两组元有限互溶。

说明两个相图中成份为B0的合金各可以通过什么方式进行强化，为什么？
2. 由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。

(a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F
3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_b__。

(a) 冷时效(b) 过时效(c) 温时效(d) 自然时效
4．选出过冷奥氏体向贝氏体转变时的相变阻力__b,c_
(a)新相和母相的自由能差 (b)两相间的表面能 (c)弹性应变能 (d)塑性应变能
5．亚共析钢的先共析铁素体是在__d__以上向奥氏体转变的。

(a) AC1 (b) T0 (c) A1 (d) AC3
6．要想改善碳钢在加工过程中的切削加工性能，宜采取的中间热处理工艺为a。

(a)退火(b)淬火(c)回火(d)正火
7．由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。

(a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F
8．在A1温度以下发生的P转变，奥氏体与铁素体界面上的碳浓度 b ___奥氏体与渗碳体界面上碳浓度，从而引起了奥氏体中的碳的扩散。

(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于
9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为__d__。

(a)淬火加低温回火(b)退火(c)正火(d)贝氏体等温淬火
10．球化处理由片状向粒状转变，可__c__，属自发过程。

(a)降低结合能(b)降低体积(c)降低表面能(d)降低碳浓度
11．发生P转变时，Fe3C形核于_c___或A晶内未溶Fe3C粒子。

(a)P晶界(b)珠光体团交界处(c)A晶界(d) Fe3C/P界面
12．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐b，韧性。

(a) 降低，降低(b) 增加，增加(c) 降低，增加(d) 增加，降低
13．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加__d__。

(a)先减后增(b)不变化(c)增加(d)先增后减
14．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在_a__和__中的扩散。

(a)F和A (b)F和P (c)P和A (d)F和Fe3C
15．珠光体等温转变动力学图有一鼻尖，鼻尖对应了形核率和转变速度的___a__。

(a)最大处(b)最小处(c)平均值处(d)次大处
16．亚(过)共析钢的TTT曲线左上方有一__ d _。

(a)等温线(b)共析线(c)A1 (d)先共析线
17．奥氏体化温度越高，保温时间越长，珠光体的形核率和长大速度__a__。

(a)越小(b)越大(c)不变(d)先增后减
18．在Ms点以上由变形产生的马氏体为 b 。

(a)应力促发马氏体 (b)形变诱发马氏体 (c)淬火马氏体 (d)热弹性马氏体
19．上贝氏体转变的形成温度范围是 b 。

(a) 550℃以上(b) 350～550℃(c) 350℃以下(d) Ms点以下
20．在成分相同的情况下，粒状珠光体的强度和硬度比片状的_d__，塑性___。

(a)较高，较好(b)较低，较低
(c)较高，较低(d)较低，较好
四、简答题：（20分，每题5分，＊注：任选其中四题）
1. 简述珠光体中球状碳化物形成的途径。

答：（1）由淬火马氏体在高亚临界温度（A1以下附近的温度）分解而形成。

即：淬火＋高温回火（调质处理）；
（2）由片状P在高亚临界温度长时间保温，使渗碳体变成球状；
（3）由A在A1以上较低温度加热，冷却时在A1以下较高温度等温保持，使其转变为铁素体＋球状渗碳体。

2. 说明钢的淬火、回火的目的。

答：淬火主要的目的提高强韧性、弹性（如弹簧）、耐蚀性和耐热性及硬度和耐磨性（如刀具、量具、模具等）
回火的目的主要包括三方面：1）提高钢塑性、韧性，达到硬度强度、塑性韧性的配合；2）消除淬火后内应力，防止变形、开裂；3）改善钢的切削加工性。

3．简述相间析出与珠光体转变的异同点。

答：形核位置：相间析出在α/γ界面处析出碳、氮化物；珠光体在γ晶界形核；
位相关系：相间析出的K和α之间有位相关系；珠光体三相之间有位相关系
碳化物分布：相间析出碳化物平行与相界面呈极细颗粒；珠光体未片状或颗粒装
形成温度范围：均有一范围
成分：相间析出含有强碳、氮化物形成元素的低碳合金钢；珠光体在（亚、过）共析钢影响因素：相间析出受温度、碳含量冷却速度影响；珠光体转变受碳含量、加热温度、保温条件、原始组织等影响。

4.过共析钢一般应该在什么温度下淬火？为什么？
答：过共析钢含碳量较高，一般加热温度在A1＋30～50℃条件下进行淬火。

如果淬火温度过高（＞Acm）时，碳化物会全部溶于A，从而导致耐磨性下降，同时A晶粒粗大，显微裂纹倾向提高，同时易造成钢的氧化，脱碳加剧，变形开裂倾向加剧。

同时对于过共析钢淬火前应进行球化退火，然后再加热到A1＋30～50℃得到A和颗粒状的Fe3C然后淬火，这样得到M和颗粒状的Fe3C，从而使耐磨性提高。

由于淬火温度低，因此得到细小的A，这样淬火后得到的细小的M（隐针），这称为不完全淬火。

5.试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。

答：当珠光体中Fe3C很薄时，在外力的作用下可以滑移产生塑性变形，也可产生弯曲，使塑性升高。

将高碳钢丝经铅浴等温处理得到片间距极小的索氏体，然后利用薄渗碳体片可以弯曲和产生塑性变形的特性进行深度冷拔以增加F片内的位错，而使强度得到显著提高，生产中称为派登处理（铅浴处理）。

3．（6分）碳钢在进行不同热处理工艺后会具有不同硬度。

在进行以下热处理后请画出其硬度随含碳量的变化的曲线示意图，并说明其原因：1）完全淬火冷却到室温，2）不完全淬火冷却至室温，3）完全淬火后深冷处理
答：首先，随着淬火钢碳含量的增加，其中残余奥氏体的量会随之增加，尤其是当碳含量大于0.6%以后。

同时，残余奥氏体的量与淬火温度密切相关，随着?amp;atilde。