材料科学 复习题

材料相变原理

复习题

第一章：

1说明成分、相、结构和组织四个概念的含义，并讨论45#钢室温平衡状态下的成分、相、结构和组织。

2 试述金属固态相变的主要特征。

3 哪些基本变化可以被称为固态相变？

4 简述固态相变过程中界面应变能产生的原因。

5 简述固态相变形成新相的形状与界面能和界面应变能的关系，

6 扩散型相变和无扩散型相变各有哪些主要特点？

第二章：

1 试述钢中奥氏体和铁素体的晶体结构、碳原子可能存在的部位以及碳原子在奥氏体和铁素体中的最大理论含量和实际含量。

2 以共析钢为例说明奥氏体的形成过程，并说明为什么在铁素体消失的瞬间还有部分渗碳体未溶解。

3 试述影响奥氏体晶粒长大的因素。

4 解释下列概念：

惯习面，非均匀形核，奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度，钢在加热时的过热现象，钢的组织遗传和断口遗传。

第三章：

1 试述影响珠光体转变动力学的因素。

2 试述钢中相间沉淀长生条件和机理。

3 概念解释：伪共析组织，魏氏组织，“派敦”处理。

第四章：

1 试述马氏体的晶体结构及其产生原因。

2 简述马氏体异常正方度的产生原因。

3 试述马氏体转变的主要特点。

4 试述钢中板条状马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。

5 Ms点的定义和物理意义。

6 试述影响Ms点的主要因素。

7 试述引起马氏体高强度的原因。

8 概念解释：奥氏体的热稳定化，奥氏体的机械稳定化，马氏体的逆转变，伪弹性，相变冷作硬化，形状记忆效应。

第五章：

1 试述贝氏体转变的基本特征。

2试述钢中上贝氏体和下贝氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。

3 试述影响贝氏体性能的基本因素。

4 试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。

第七章：

1 什么是回火？回火的目的是什么？

2 试述淬火钢回火转变的基本过程。

3 简述第一类回火脆性的特点及产生原因。

4简述第二类回火脆性的特点及产生原因。

5 简述预防和减轻第二类回火脆性的方法。

6 概念解释：二次硬化，二次淬火，回火脆性敏感度，回火脆度。

第八章：

1 概念解释：固溶处理，脱溶，时效，时效合金的回归现象，调幅分解。

2 以Al-Cu合金为例，说明时效合金的脱溶过程及各种脱溶物的特征。

一女生做的答案：

1说明成分、相、结构和组织四个概念的含义，并讨论45#钢室温平衡状态下的成分、相、结构和组织。

答：成分——元素的组成和含量；相——具有相同物理化学性质且与其他部分以界面分开的局晕部分；结构——原子的排列；组织——各相的大小形状。45#钢0.45%C+99.55%Fe a-Fe+Fe3C a-Fe体心立方点阵片状或层状

2 试述金属固态相变的主要特征。

答：相界面：金属固态相变时，新相和母相的界面分为两种。位相关系：两相界面为共格或半共格时新相和母相之间必然有一定位相关系，两项之间没有位相关系则为非共格界面。惯习面：新相往往在母相一定晶面上形成，这个晶面称为惯习面。应变能：圆盘型粒子所导致的应变能最小，其次是针状，球状最大。固态相变阻力包括界面能和应变能。晶体缺陷的影响：新相往往在缺陷处优先成核。原子的扩散：收扩散控制的固态相变可以产生很大程度的过冷。无扩散型的相变形成亚稳定的过度相。过度相的形成：固态相变的过程往往先形成亚稳相以减少表面能，因而常形成过度点阵。

3 哪些基本变化可以被称为固态相变？

答：1、晶体结构的变化；2、化学成分的变化；3、固溶体有序化程度的变化。

4 简述固态相变过程中界面应变能产生的原因。

答：新相和母相的比容不同，新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变。两项界面不匹配也引起弹性应变能，以共格界面为最大，半共格次之，非共格为0.

5 简述固态相变形成新相的形状与界面能和界面应变能的关系。

答：圆盘形粒子所导致的应变能最小，其次是针状，球形粒子最大。界面不共格时，盘状应变能最低，界面能较高，球形界面能最低，但应变能最大。

6 扩散型相变和无扩散型相变各有哪些主要特点？

答：扩散型：a有原子扩散运动，转变速率决定于扩散速度。B新相和母相成分往往不同。C只有因比容不同引起的体积变化，没有形状改变。D位相关系可有可无。无扩散形：a存在由于均匀切变引起的形状改变，相变过程中原子为集体的协同运动，所以使晶体外形发生变化。B新相和母相化学成分相同c新相和母相之间存在一定的位相关系d相界面移动速度极快，可接近声速。

1 试述钢中奥氏体和铁素体的晶体结构、碳原子可能存在的部位以及碳原子在奥氏体和铁素体中的最大理论含量和实际含量。答：奥氏体为c在r-Fe中的固溶体，c原子在面心立方的中心或棱边的中点。理论含量为20%，实际最大为2.11%。铁素体c原子在体心立方晶胞的八面体间隙处，c理论含量为39.1% 实际含量为0.02%（重量百分浓度）

2 以共析钢为例说明奥氏体的形成过程，并说明为什么在铁素体消失的瞬间还有部分渗碳体未溶解。

答：1奥氏体晶核的形成：奥氏体晶核易于在铁素体与渗碳体相界面形成2奥氏体的长大：奥氏体中的碳含量是不均匀的，与铁素体相接处碳含量较低，与渗碳体相接处碳含量较高，引起碳的扩散，破坏了原先碳浓度的平衡，为了恢复碳浓度的平衡，促使铁素体向奥氏体转变以及fe3c的溶解，直至铁素体全部转变为奥氏体为止。3残余渗碳体的溶解：铁素体比奥氏体先消失，因此还残留未溶解的渗碳体，随时间的延长不断融入奥氏体，直至全部消失。4奥氏体均匀化：残余渗碳体全部溶解时，奥氏体中的碳浓度依然是不均匀的，继续延长保温时间，通过碳的扩散，可使奥氏体碳含量逐渐趋于均匀。渗碳体残余的原因：相界面向铁素体中的推移速度比向渗碳体中推移速度快14.8倍，但是铁素体片厚度仅比渗碳体片大7倍，所以铁素体先消失，还有相当数量的剩余渗碳体未完全溶解。