材料科学基础(课后习题讲解).ppt

1、金属热处理原理与工艺金属热处理原理与工艺习题讲解习题讲解11-3 固固态态相相变变时时形形成成新新相相的的形形状状与与过过冷冷度度大大小小有有何何关系？关系？21-3-1 固态相变时形成新相的形状与过冷度大小关系是（b ）（A）过冷度大时容易出现球状；（B）过冷度大时容易出现薄片状；（C）过冷度大时容易出现针状；（D）过冷度大时容易出现几何形态1-3-2 固态相变时形成新相的形状与过冷度大小有很大的关系，一般过冷度大时新相的形态呈现出(盘 )状；而过冷度比较小时，当新旧两相的比容差小时，新相的形态是（球状 ）；当新旧两相的比容差大时，新相的形态是（针状 ）。1-3-3 改错题31-4 金金属属

2、固固态态相相变变有有哪哪些些主主要要特特征征？那那些些因因素素构构成成相变阻力？那些因素构成相变驱动力？相变阻力？那些因素构成相变驱动力？1.金属固态相变有哪些主要特征l新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊）l新相晶核与母相间的晶体学关系（有一定的位向关系、存在惯习面）l相变阻力大（应变能的产生）l母相晶体缺陷的促进作用 l易出现过渡相 l原子迁移率低 42.那些因素构成相变阻力？界面能和应变能均是相变的阻力 应变能（由共格应变能和比容差应变能构成）3.那些因素构成相变驱动力？l 均匀形核：新旧相的体积自由能差Gvl非均匀形核：Gv和Gd（缺陷消失释放能）1-4-1 固态相变均匀形核的驱动力

3、是（c ）（A）界面能差；（B）应变能差；（C）新旧相的体积自由能差；（D）体系自由能差52-2 奥氏体晶核在什么地方优先形核？为什么奥氏体晶核在什么地方优先形核？为什么？l界界面面两两侧侧两两相相的的碳碳含含量量相相差差很很大大（0.0218%和和6.69%），因因此此在在界界面面上上碳碳浓浓度度分分布布很很不不均均匀匀，比较容易满足比较容易满足成分起伏成分起伏；l界界面面两两侧侧晶晶体体结结构构相相差差较较大大，原原子子排排列列不不规规则则，原子的活动能力较强，比较容易满足原子的活动能力较强，比较容易满足结构起伏结构起伏；l界界面面上上原原子子排排列列不不规规则则，位位错错等等晶晶体体学学

4、缺缺陷陷密密度度较较大大，处处于于能能量量较较高高的的状状态态，比比较较容容易易满满足足能能量量起伏起伏；l同同时时新新相相晶晶核核形形成成时时，可可以以使使部部分分晶晶体体学学缺缺陷陷消消失失，使使系系统统的的能能量量进进一一步步下下降降，因因此此在在相相界界面面处处是奥氏体形核的首选位置。是奥氏体形核的首选位置。在在铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体相相界界上上优优先先形形核核的的原原因因，可可做做如如下的解释：下的解释：62-2-1 珠光体奥氏体化时奥氏体晶核优先形核的部位是(c)（A）在铁素体内 ；（B）在渗碳体内；（C）在铁素体和渗碳体相界上；（D）在珠光体团边界72-5为为什什么么铁铁素

5、素体体和和渗渗碳碳体体不不能能同同时时消消失失，而而总总有有部部分渗碳体剩余？分渗碳体剩余？按按相相平平衡衡理理论论，从从Fe-Fe3C相相图图可可以以看看出出，在在高高于于AC1温温度度，刚刚刚刚形形成成的的奥奥氏氏体体，靠靠近近Cem的的C浓浓度度高高于于共共析析成成分分较较少少，而而靠靠近近F处处的的C浓浓度度低低于于共共析析成成分分较较多多（即即ES线线的的斜斜率率较较大大，GS线线的的斜斜率率较较小小）。所所以以，在在奥奥氏氏体体刚刚刚刚形形成成时时，即即F全全部部消消失失时时，奥奥氏氏体体的的平平均均C浓浓度度低低于于共共析析成成分分，这这就就进进一一步步说说明明，共共析析钢钢的的

6、P刚刚刚刚形形成成的的A的的平平均均碳碳含含量量降降低低，低低于于共共析析成成分分，必必然然有有部部分分碳碳化化物物残残留留，只只有有继继续续加加热热保保温温，残留碳化物才能逐渐溶解。残留碳化物才能逐渐溶解。82-10 为什么对奥氏体晶粒长大及控制的研究对于热处理生产具有重要的意义？l奥氏体晶粒的大小对钢的力学性能有至关重要的影响，奥氏体的晶粒越细小，冷却后奥氏体的转变产物的室温组织也越小，钢的强度和韧性也越好；l确定热处理的加热方式；l确定热处理的加热温度和保温时间93-2 试试对对珠珠光光体体片片层层间间随随转转变变温温度度的的降降低低而而减减少做出定性的解释。少做出定性的解释。l珠珠光光

7、体体型型相相变变为为扩扩散散型型相相变变，是是受受碳碳、铁铁原原子子的的扩扩散控制的。散控制的。l当当珠珠光光体体的的形形成成温温度度下下降降时时，过过冷冷度度TT增增加加，扩扩散散变变得得较较为为困困难难，从从而而层层片片间间距距必必然然减减小小（以以缩缩短短原原子的扩散距离），所以片层间距离子的扩散距离），所以片层间距离S S与与TT成反比关系。成反比关系。l原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；l若若S S过过小小，则则由由于于相相界界面面面面积积增增大大，而而使使表表面面能能增增大大，这这时时GGV V不不变变，G GS S增增加加

8、，必必然然使使相相变变驱驱动动力力过过小小，而而使使相相变变不不易易进进行行。可可见见，S S与与TT必必然然存存在在一一定定的定量关系。的定量关系。103-4 为什么说珠光体转变是以扩散为基础并受扩散所控制？+Fe3C 碳含量碳含量C%0.77 0.0218 6.69晶格类型晶格类型 面心立方面心立方 体心立方体心立方 复杂斜方复杂斜方 珠珠光光体体的的形形成成过过程程，包包含含着着两两个个同同时时进进行行的的过过程：程：l一一个个是是碳碳的的扩扩散散，以以生生成成高高碳碳的的渗渗碳碳体体和和低低碳碳的的铁铁素体；素体；l另另一一个个是是晶晶体体点点阵阵的的重重构构，由由面面心心立立方方的的

9、奥奥氏氏体体转转变变为为体体心心立立方方点点阵阵的的铁铁素素体体和和复复杂杂单单斜斜点点阵阵的的渗渗碳碳体。体。113-17 说明先共析铁素相不同形态及形成条件说明先共析铁素相不同形态及形成条件1.先共析相为块状组织：长大受扩散控制，新旧相的界面是非共格界面，含碳量远离共析成分；2.先共析相为片状组织（魏氏组织）：先共析相与奥氏体的界面时共格或半共格界面，中低碳钢，冷却速度适中；3.先共析相为网状组织：碳含量靠近共析成分，奥氏体晶粒粗大，冷却速度慢。123-23 说说明明球球化化退退火火的的目目的的，并并解解释释常常用用的的三三种球化退火工艺。种球化退火工艺。共共析析钢钢和和过过共共析析钢钢球

10、球化化退退火火得得到到球球状状珠珠光光体体组组织织，具有低的硬度和高的塑性以便进行切削加工。具有低的硬度和高的塑性以便进行切削加工。133-27 说说明明正正火火的的目目的的和和应应用用范范围围。为为了了获获得得最最佳佳的的切切削削加加工工性，为什么对不同碳含量钢要选用不同的热处理工艺？性，为什么对不同碳含量钢要选用不同的热处理工艺？目的:消除应力;调整硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。应用范围:1.预备热处理:调整低、中碳钢的硬 度;消除过共析钢中的Fe3C（除网）。2.最终热处理:用于力学性能要求不 高的普通零件。144-1 试试说说明明钢钢中中马马氏氏体体的的晶晶体体结

11、结构构，马马氏氏体体的的正方度取决于什么？为何出现反常正方度？正方度取决于什么？为何出现反常正方度？1.马氏体的晶体结构类型有两种：马氏体的晶体结构类型有两种：l体心立方结构（体心立方结构（WC0.2%）（a）C原子在马氏体的晶胞中可能存在的位置；原子在马氏体的晶胞中可能存在的位置；（b）C原原子子在在马马氏氏体体的的晶晶胞胞中中一一组组扁扁八八面面体体间间隙隙位位置置可能存在的情况；可能存在的情况；2。马氏体正方度与含碳量呈直线关系，含碳量愈高，正方度。马氏体正方度与含碳量呈直线关系，含碳量愈高，正方度愈大。愈大。154-2 马氏体传变有哪些特点？马氏体转变的非恒温性马氏体转变的非恒温性马氏

12、体转变的切变共格性和表面浮凸现象马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象马氏体转变的无扩散性马氏体转变的无扩散性 马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面 马氏体转变的可逆性马氏体转变的可逆性 164-4 简简述述钢钢中中马马氏氏体体结结构构特特征征、晶晶体体学学特特点点和和力学性能力学性能板条板条马氏氏体体片状片状马氏氏体体形貌形貌特特征征晶体晶体学学特特征征亚结构构机械机械性性能能171 1、奥氏体化学成份的影响、奥氏体化学成份的影响（1 1）碳的影响）碳的影响在在含含碳碳量量小小于于0.6%左左右右时时Mf比比Ms的的下下降降更更为为显显著著。因因而而扩扩大大

13、了了马马氏氏体体的的转转变变温温度度范范围围；当当碳碳含含量量大大于于0.6%时时，Mf下下降降很很缓缓慢慢，且且因因Mf点点已已降降到到0以以下下，致致使使这这类类钢钢在在淬淬火火冷冷至至室温的组织中将存在较多的残余奥氏体。室温的组织中将存在较多的残余奥氏体。（2 2）合金元素的影响合金元素的影响一一般般规规律律：钢钢中中常常见见的的合合金金元元素素，除除Al和和Co可可以以提提高高Ms外外，其其它它合金元素均使合金元素均使Ms降低。降低。2、奥氏体化条件对、奥氏体化条件对Ms的影响的影响在在完完全全奥奥氏氏体体条条件件下下，温温度度高高时时间间长长，将将使使Ms有有所所提提高高（约约在在几

14、几度度到到几十度范围内）几十度范围内）4-5 影响Ms点的主要因素有哪些？183、冷却速度的影响、冷却速度的影响在一般的生产条件下，冷却速度对在一般的生产条件下，冷却速度对Ms无影响。无影响。、形变的影响、形变的影响在在Md、Ms之之间间对对奥奥氏氏体体进进行行塑塑性性变变形形，可可使使Ms升高，马氏体转变提前发生。升高，马氏体转变提前发生。5、应力的影响、应力的影响单单向向的的拉拉应应力力和和压压应应力力都都促促进进马马氏氏体体转转变变，使使Ms升高。升高。多向压应力阻碍马氏体转变，使多向压应力阻碍马氏体转变，使Ms降低。降低。6、磁场的影响、磁场的影响磁磁场场的的存存在在可可使使Ms升升高

15、高，在在相相同同温温度度下下马马氏氏体体转转变量增加，但磁场对变量增加，但磁场对Ms以下的转变行为无影响。以下的转变行为无影响。194-9 影响马氏体的强韧性的因素有哪些？影响马氏体的强韧性的因素有哪些？一、强度一、强度1、相变强、相变强2、固溶强化、固溶强化 3、时效强化、时效强化 4、其他强化因素、其他强化因素：a)、亚结构、亚结构 b)、奥氏体晶粒度、奥氏体晶粒度 二、马氏体的韧性：二、马氏体的韧性：马马氏氏体体的的韧韧性性也也主主要要取取决决于于马马氏氏体体的的碳碳含含量和亚结构量和亚结构205-1 试述贝氏体组织分类、形貌特征及形成条件试述贝氏体组织分类、形貌特征及形成条件组织分分类

16、形貌特征形貌特征形成条件形成条件上上贝氏体氏体下下贝氏体氏体无碳无碳贝氏体氏体粒状粒状贝氏体氏体反常反常贝氏体氏体21内内 容容 珠光体转变珠光体转变贝氏体转变贝氏体转变马氏体转变马氏体转变温度范围温度范围 高温高温中温中温低温低温转变上限温度转变上限温度 A1BSMS领先相领先相渗碳体或铁素体渗碳体或铁素体铁素体铁素体形核部位形核部位奥氏体晶界奥氏体晶界上贝氏体在晶界上贝氏体在晶界下贝氏体大多在晶下贝氏体大多在晶内内转变时点阵切变转变时点阵切变无无？有有碳原子的扩散碳原子的扩散有有有有基本上无基本上无铁及合金元素原子的扩散铁及合金元素原子的扩散有有无无无无等温转变完全性等温转变完全性完全完全视转变温度定视转变温度定不完全不完全转变产物转变产物+Fe3C+Fe3C()5-2 5-2 试试比比较较珠珠光光体体、贝贝氏氏体体、马马氏氏体体转转变变主主要要特特征征225-7 贝贝氏氏体体的的机机械械性性能能与与等等温温温温度度的的关关系系如如何何？试试分析影响贝氏体机械性能的因素分析影响贝氏体机械性能的因素贝贝氏氏体体的的机机械械性性能能决决定定于于其其组组织织形形态态。等等温温温温度度对对