固态相变试题

固态相变题库及答案

固态相变课程复习思考题2012-5-17

1.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。

（3）按原子迁移情况分类：①扩散型相变。②非扩散型相变

（4）按相变方式分类：①有核相变②无核相变

2.说明金属固态相变的主要特点？

⑴相界面：根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界面、半共格界面和非共格界面。

⑵位向关系与惯习面：在许多情况下，金属固态相变时新相与母相之间往往存在一定的位向关系，而且新相往往在母相一定的晶面上开始形成，这个晶面称为惯习面通常以母相的晶面指数来表示。

⑶弹性应变能：金属固态相变时，因新相和母相的比容不同可能发生体积变化。但由于受到周围母相的约束，新相不能自由膨胀，因此新相与其周围母相之间必将产生弹性应变和应力，使系统额为地增加了一项弹性应变能。

⑷过渡相的形成：当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。

⑸晶体缺陷的影响：固态晶体中存在着晶界、亚晶界、空位及位错等各种晶体缺陷，在其周围点阵发生畸变，储存有畸变能。一般地说，金属固态相变时新相晶核总是优先在晶体缺陷处形成。

⑹原子的扩散：在很多情况下，由于新相和母相的成分不同，金属固态相变必须通过某些组织的扩散才能进行，这时扩散便成为相变的控制因素。

3.说明金属固态相变的热力学条件与作用？

金属固态相变的热力学条件：

（1）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。若具备引起自由能降低的条件，系统将由高能到低能转变转变，称为自发转变。金属固态相变就是自发转变，则新相自由能必须低于旧相自由能。新旧两相自由能差既为相变的驱动力，也就是所谓的相变热力学条件。

（2）相变势垒

要使系统有旧相转变为新相除了驱动力外，还要克服相变势垒。所谓相变势垒是指相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。

金属固态相变的热力学作用:①为相变的发生提供动力；②明确相变发生所要克服的势垒，即激活能。

4.说明金属固态相变的晶核长大条件和机制？

金属固态相变的晶核长大条件:①要求具有合适的过冷度;②有合适的晶核表面结构

金属固态相变的晶核长大机制:

如果新相晶核与母相之间存在着一定的晶体学位向关系，则生长时此位向关系仍保持不变，以便降低表面能。新相的生长机制也与晶核的界面结构有密切关系，具有共格、半共格或非共格界面的晶核，其长大方式也各不相同，不过完全共格情况很少，大都是非共格和半共格界面。

（1）非共格界面的迁移

一般非共格界面的迁移方式有两种；一种方式是母相原子通过热激活越过界面不断地短程迁入新相，界面随之向母相中迁移，新相长大。另一种方式是非共格界面呈台阶状结构，台阶的高度为一个原子的尺度。

（2）半共格界面的迁移

因半共格界面具有较低的界面能，故在长大过程中界面往往保持平面。由于相变过程中原子迁移都小于一个原子间距，故又称为无扩散型相变。

5、说明奥氏体组织特征和性能？

答：组织特征：奥氏体的通常是由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。它是C溶于γ-Fe中的固溶体，C原子γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体中心间隙位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中心。

性能：（1）奥氏体的硬度和屈服强度不高。（2）塑性好，易变形、加工成形性好。（3）具有最密排结构，致密度高，比容最小。（4）铁原子自扩散激活能大，扩散系数小，热强性好，可用作高温钢。（5）具有顺磁性，转变产物胃

铁磁性，可作为无磁性钢。（6）线膨胀系数大，可作热膨胀灵敏仪表元件（7）导热性差，加热应采用小热速度，以免工件变形。

6、说明奥氏体形成机制？