湖南工學(xué)院合金固態(tài)相變試卷

1、20072008學(xué)年第二學(xué)期期末考試試卷合金固態(tài)相變A卷試卷20072008學(xué)年第二學(xué)期期末考試試卷合金固態(tài)相變（A卷共2頁）（考試時(shí)間：2008年6月19 日）題號-一-二二三四五成績核分人簽字得分一、名稱解釋（10分，每題2分）1. 珠光體2. 回火脆性3. 相間析出4. 偽共析轉(zhuǎn)變5. 形變誘發(fā)馬氏體二、填空：（20分，每空0.5分）1固相界面根據(jù)其共格性有，其中 界面的彈性應(yīng)變能最小。2. 奧氏體是 固溶體，碳原子位于 位置，鋼中馬氏體是 固溶體，具有 點(diǎn)陣。3奧氏體轉(zhuǎn)變的四個(gè)階段是，。4. A轉(zhuǎn)變時(shí)，轉(zhuǎn)變溫度與臨界點(diǎn)A1之差稱為 ，它隨加熱速度的增大而 。5. 影響鋼的Ms點(diǎn)的最主要

2、因素是 ，Ms隨 升高而 。6. M轉(zhuǎn)變的切變模型有一，一，一 。7. M回火加熱時(shí)，回火轉(zhuǎn)變過程依次為，。 &由淬火時(shí)造成的三類內(nèi)應(yīng)力在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，三類應(yīng)力消失或減小的順序和原因?yàn)椋旱陬悜?yīng)力，原因是；第類應(yīng)力，原因是；第類 應(yīng)力，原因是 。9高碳鋼為了改善其切削加工性能，淬火后進(jìn)行，工業(yè)中也稱為 處理。10. 時(shí)效硬化機(jī)制有 ，。11通常亞共析鋼的淬火加熱溫度是在，過共析鋼為了減少變形開裂，其淬火加熱溫度通常是在。12. 馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí) K-S關(guān)系是指一（晶面關(guān)系），（晶向關(guān)系）。三、選擇（20分，每題1分）1. 由鐵碳相圖可知，Ca-fCa-c,碳原子向F 側(cè)擴(kuò)散，有

3、利于A的長大. <（b） > （c）*）=2. 奧氏體的長大速度隨溫度升高而減小(b)不變(c)增大(d)無規(guī)律3. 亞共析鋼在Acs下加熱后的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 . F (b) A (c) F+A (d) P+F4. 亞共析鋼的先共析鐵素體是在 以上向奧氏體轉(zhuǎn)變的 ACi (b) To (c) Ai (d) AC 35. 選出過冷奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的相變阻力a)新相和母相的自由能差，b)兩相間的表面能，c)彈性應(yīng)變能，d)塑性應(yīng)變能6由于形成F與FesC的二相平衡時(shí)，體系自由能最低，所以A只要在Ai下保持足夠長時(shí)間，就會得到的二相混合物P。(a) A+P(b) A+FesC(c) F+

4、FesC(d) A+F7.般認(rèn)為共析鋼的珠光體轉(zhuǎn)變的領(lǐng)先相是 。(a)滲碳體 (b)鐵素體(c)奧氏體 (d)滲碳體和鐵素體&發(fā)生P轉(zhuǎn)變時(shí)，F(xiàn)e3C形核于或A晶內(nèi)未溶Fe3C粒子。(a) P晶界(b)珠光體團(tuán)交界處(c) A晶界 (d) Fqc/P界面9共析成分的奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)，會發(fā)生碳在_和中的擴(kuò)散。(a) F 和 A(b) F 和 P(c) P 和 A ( d) F 和 Fqc10. 在A1溫度以下發(fā)生的 P轉(zhuǎn)變， 奧氏體與鐵素體界面上的碳濃度奧氏體與滲碳體界面上碳濃度，從而引起了奧氏體中的碳的擴(kuò)散。(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于11隨著貝氏體形成溫度的降低，

5、強(qiáng)度逐漸，韌性 。a)降低，降低，b)增加，增加，c)降低，增加，d)增加，降低12. 球化處理由片狀向粒狀轉(zhuǎn)變，可,屬自發(fā)過程。(a)降低結(jié)合能(b )降低體積(c)降低表面能(d)降低碳濃度13. 珠光體轉(zhuǎn)變的形核率I及長大速度V隨過冷度的增加 。(a)先減后增(b)不變化 (c)增加 (d)先增后減14. 要想改善碳鋼在加工過程中的切削加工性能，宜采取的中間熱處理工藝為。(a)退火 (b)淬火 (c)回火 (d)正火15. 珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖有一鼻尖，鼻尖對應(yīng)了形核率和轉(zhuǎn)變速度的 。(a)最大處 (b)最小處(c)平均值處(d)次大處16. 亞(過)共析鋼的TTT曲線左上方有一 _。

6、(a)等溫線 (b)共析線(c) A1( d)先共析17. 奧氏體化溫度越高，保溫時(shí)間越長，珠光體的形核率和長大速度(a)越小(b)越大(c)不變(d)先增后減18. 上貝氏體轉(zhuǎn)變的形成溫度范圍是：a) 550 C 以上，b) 350550 C, c) 350 C 以下， d) Ms 點(diǎn)以下19. 在成分相同的情況下，粒狀珠光體的強(qiáng)度和硬度比片狀的,塑性。(a)較高，較好 (b)較低，較低(c)較高，較低 (d)較低，較好20. 在Ms點(diǎn)以上由變形產(chǎn)生的馬氏體為。（a） 應(yīng)力促發(fā)馬氏體（b）形變誘發(fā)馬氏體（c）淬火馬氏體（d）熱彈性馬氏體四、簡答題：（20分，每題4分）1. 說明鋼的淬火、回火

7、的目的。2. 珠光體中球狀碳化物形成的途徑。3簡述派登處理在高碳鋼強(qiáng)韌化方面的應(yīng)用。4. M轉(zhuǎn)變需要很大的過冷度，為什么？五、論述題（30分）:1. （10分）試從轉(zhuǎn)變熱力學(xué)，動力學(xué)，組織，性能方面論述鋼中珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變的 異同點(diǎn)。2. （8分）試畫出共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖。并標(biāo)出：1）各相區(qū)的組織和臨界點(diǎn) （線）代表的意義；（2）分別獲得M, P, B下，P+ B組織的冷卻速度曲線。3. （6分）30 #鋼齒輪在工作時(shí)發(fā)生了開裂，現(xiàn)要對其開裂原因進(jìn)行失效分析。據(jù)了解，其熱 處理工藝為850C淬火，350C回火，根據(jù)你所學(xué)的固態(tài)相變研究的方法的基本知識，請?zhí)?出失效分析的方案

8、，并分析其失效的具體原因。4. （ 6分）碳鋼在進(jìn)行不同熱處理工藝后會具有不同硬度。在進(jìn)行以下熱處理后請畫出其硬度隨含碳量的變化的曲線示意圖。并說明其原因。1 ）完全淬火冷卻到室溫，2 ）不完全淬火冷卻至室溫，3 ）完全淬火后深冷處理。5 下圖為兩類相圖，a）為勻晶相圖，兩組元無限互溶，b）為有共晶轉(zhuǎn)變的相圖，兩組元有限互溶。說明成份為 B。的合金分別可以通過什么方式進(jìn)行強(qiáng)化，為什么？20072008學(xué)年第二學(xué)期期末考試試卷合金固態(tài)相變A卷答案一、名稱解釋（10分，每題2分）1珠光體：由高溫轉(zhuǎn)變得到的由鐵素體與滲碳體片所組成的層狀組織，經(jīng)過拋光與腐蝕后 呈珠母色澤，稱為珠光體。2回火脆性：隨回

9、火溫度升高，一般是鋼的強(qiáng)度、硬度降低，塑性升高，但沖擊韌性不一 定總是隨回火溫度升高而升高，有些鋼在某些溫度回火時(shí)，韌性反而顯著下降的現(xiàn)象。3. 相間析出：低碳合金鋼中，含有強(qiáng)碳化物形成元素（V、Mo、W、Cr、Nb、Ti），冷卻時(shí)可能首先發(fā)生碳化物的析出。由于析出是在g /a相界面上，所以叫相間析出。4偽共析轉(zhuǎn)變：非共析成分的A被過冷到E' S血后，可以不先析出先共析相而直接分解為F與FC混合物一與共析轉(zhuǎn)變相似。5形變誘發(fā)馬氏體：在Md以下進(jìn)行塑性變形可誘發(fā)M轉(zhuǎn)變，形成的 M就稱為形變誘發(fā)馬氏體。二、填空：（20分，每空0.5分）1固相界面根據(jù)其共格性有，其中界面的彈性應(yīng)變能最小。共

10、格界面，半共格界面，非共格界面，非共格界面2. 奧氏體是 固溶體，碳原子位于 位置，鋼中馬氏體是 固溶體，具有 點(diǎn)陣。碳溶于丫 Fe所形成的固溶體， 丫 Fe八面體中心，碳溶于a Fe所形成的過飽和固溶體，體心立方點(diǎn)陣3 奧氏體轉(zhuǎn)變的四個(gè)階段是，。 A形核， A長大， 滲碳體溶解，A的均勻化4. A轉(zhuǎn)變時(shí)，轉(zhuǎn)變溫度與臨界點(diǎn)Ai之差稱為 ，它隨加熱速度的增大而 。過熱度，增大5. 影響鋼的Ms點(diǎn)的最主要因素是，Ms隨 升高而 。碳含量， 碳含量降低。6. M轉(zhuǎn)變的切變模型有，。 Bain模型，K-S模型，G-T模型7. M回火加熱時(shí)，回火轉(zhuǎn)變過程依次為，。M中碳原子的偏聚和聚集，一的分解，殘余A

11、分解，碳化物類型變化，_ a相回復(fù)與再結(jié)晶。&由淬火時(shí)造成的三類內(nèi)應(yīng)力在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，三類應(yīng)力消失或減小的順 序和原因?yàn)椋旱陬悜?yīng)力，原因是；第類應(yīng)力，原因是；第類 應(yīng)力，原因是 。第 三 類應(yīng)力，原因是M分解，造成碳原子析出；第 二 類應(yīng)力，原因是碳化物的析出；第一類應(yīng)力，原因是。9. 高碳鋼為了改善其切削加工性能，淬火后進(jìn)行，工業(yè)中也稱為 處理。 高溫回火，工業(yè)中也稱為 調(diào)質(zhì)處理10. 時(shí)效硬化機(jī)制有 ，。內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化 ，切過顆粒強(qiáng)化，繞過析出相（Orowan機(jī)制）11. 通常亞共析鋼的淬火加熱溫度是在，過共析鋼為了減少變形開裂，其淬火加熱溫度 通常是在。12. 馬氏體轉(zhuǎn)

12、變時(shí) K-S關(guān)系是指（晶面關(guān)系），（晶向關(guān)系）。 110 a' | 111 丫，笑 111 a' 110 丫三、選擇（20分，每題1分）1. （a）由鐵碳相圖可知，Ca-f_ a _Ca-c,碳原子向F 側(cè)擴(kuò)散，有利于A的長大.()<(b) > (c) w (d)=2. (c)奧氏體的長大速度隨溫度升高而 .減小 (b)不變 (c)增大 (d)無規(guī)律3. (c)亞共析鋼在Ac3下加熱后的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 . F (b) A (c) F+A (d) P+F4. (d)亞共析鋼的先共析鐵素體是在 以上向奧氏體轉(zhuǎn)變的(a) ACi (b) To (c) Ai (d) AC 35

13、. (b) (c)選出過冷奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的相變阻力(a)新相和母相的自由能差，(b)兩相間的表面能，(c)彈性應(yīng)變能，(d)塑性應(yīng)變能6. (c)由于形成F與Fe3C的二相平衡時(shí)，體系自由能最低， 所以A只要在Ai下保持足夠長時(shí)間， 就會得到 的二相混合物P。(a) A+P(b) A+Fe3C(c) F+Fe3C(d) A+F7. ( a) 一般認(rèn)為共析鋼的珠光體轉(zhuǎn)變的領(lǐng)先相是 。(a)滲碳體 (b)鐵素體(c)奧氏體(d)滲碳體和鐵素體& (c)發(fā)生P轉(zhuǎn)變時(shí)，F(xiàn)esC形核于或A晶內(nèi)未溶Fe3C粒子。(a) P晶界(b)珠光體團(tuán)交界處(c) A晶界(d) Fqc/P界面9. (

14、a)共析成分的奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)，會發(fā)生碳在和中的擴(kuò)散。(a) F 和 A(b) F 和 P (c) P 和 A( d) F 和 Fqc10. ( a)在A1溫度以下發(fā)生的P轉(zhuǎn)變，奧氏體與鐵素體界面上的碳濃度奧氏體與滲碳體界面上碳濃度，從而引起了奧氏體中的碳的擴(kuò)散。(a)低于 (b)高于(c)等于(d)小于等于11. ( b)隨著貝氏體形成溫度的降低，強(qiáng)度逐漸 ，韌性。 降低，降低，(b)增加，增加，(c)降低，增加，(d)增加，降低12. ( c)球化處理由片狀向粒狀轉(zhuǎn)變，可,屬自發(fā)過程。(a)降低結(jié)合能(b )降低體積(c)降低表面能(d)降低碳濃度13. (d)珠光體轉(zhuǎn)變的形核率I及

15、長大速度V隨過冷度的增加。(a)先減后增(b)不變化 (c)增加(d)先增后減14. (a)要想改善碳鋼在加工過程中的切削加工性能，宜采取的中間熱處理工藝為。(a)退火 (b)淬火(c)回火(d)正火15. ( a)珠光體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖有一鼻尖，鼻尖對應(yīng)了形核率和轉(zhuǎn)變速度的 。(a)最大處 (b)最小處(c)平均值處(d)次大處16. ( d)亞(過)共析鋼的TTT曲線左上方有一 _。(a)等溫線 (b)共析線(c) A1 ( d)先共析線17. (a)奧氏體化溫度越高，保溫時(shí)間越長，珠光體的形核率和長大速度(a)越小 (b)越大(c)不變(d)先增后減18. ( b)上貝氏體轉(zhuǎn)變的形成溫度

16、范圍是：(a) 550C 以上，(b) 350550 C, (c) 350 C以下， (d) Ms 點(diǎn)以下19. ( d)在成分相同的情況下，粒狀珠光體的強(qiáng)度和硬度比片狀的,塑性。（a）較高，較好 （b）較低，較低（c）較高，較低 （d）較低，較好20. （b）在Ms點(diǎn)以上由變形產(chǎn)生的馬氏體為。應(yīng)力促發(fā)馬氏體（b）形變誘發(fā)馬氏體（c）淬火馬氏體（d）熱彈性馬氏體四、簡答題：（20分，每題4分）1說明鋼的淬火、回火的目的。珠光體中球狀碳化物形成的途徑。答：（1）由淬火馬氏體在高亞臨界溫度（ A1以下附近的溫度）分解而形成。即：淬火+高 溫回火（調(diào)質(zhì)處理）（2 ）由P在高亞臨界溫度長時(shí)間保溫，使?jié)B

17、碳體變成球狀（3 ）由A轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+球狀滲碳體3簡述派登處理在高碳鋼強(qiáng)韌化方面的應(yīng)用。答：當(dāng)珠光體中答：當(dāng)珠光體中FQC很薄時(shí)，在外力的作用下可以滑移產(chǎn)生塑性變形，也可產(chǎn)生彎曲，使塑性升高。將高碳鋼絲經(jīng)鉛浴等溫處理得到片間距極小的索氏體，然后利用薄滲碳體片可以彎曲和產(chǎn)生塑性變形的特性進(jìn)行深度冷拔以增加F片內(nèi)的位錯(cuò)，而使強(qiáng)度得到顯著提高，生產(chǎn)中稱為派登處理（鉛浴處理）。4. M轉(zhuǎn)變需要很大的過冷度，為什么？答：發(fā)生M轉(zhuǎn)變時(shí)，自由能的變化可表示為 肛=（ GV+ GD） +S g +E+ ST,當(dāng)t=Ms 時(shí)，（ GV+ GD）即為M轉(zhuǎn)變所需的驅(qū)動力 Ga?g',而阻力包括三個(gè)方面，分別

18、是界 面能S g、彈性能E，還有ST （包括晶格改組需要消耗能量所作的功、位錯(cuò)和孿晶形成導(dǎo)致 的能量升高以及 M形成時(shí)發(fā)生的塑性變形而消耗的能量），由此可見，由于 M轉(zhuǎn)變時(shí)需要 增加能量較多，故阻力較大，使轉(zhuǎn)變必須在較大過冷度下才能進(jìn)行。五、論述題（30分）：1. （10分）試從轉(zhuǎn)變熱力學(xué)，動力學(xué)，組織，性能方面論述鋼中珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變的異 同點(diǎn)。項(xiàng)目珠光體（P）馬氏體（M ）轉(zhuǎn)變溫度咼溫（開始溫度A1 ）低溫（Ms）轉(zhuǎn)變產(chǎn)物F和Fe3C的機(jī)械混合物C溶于a-Fe中的過飽和故容體組織形態(tài)片狀、顆粒狀板條狀、透鏡片狀、蝶狀薄板狀、薄片狀晶體學(xué)特征無表面浮凸有表面浮凸，成 “N型轉(zhuǎn)變動力學(xué)等

19、溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線呈 “S；等溫轉(zhuǎn)變動力 學(xué)圖呈“C；等溫條件下可進(jìn)行到終了。變溫瞬時(shí)形核，瞬時(shí)長大；等溫形核、瞬時(shí)長大；自 觸發(fā)形核，瞬時(shí)長大。等溫條件下不可進(jìn)行完全。轉(zhuǎn)變熱力學(xué)驅(qū)動力為自由焓差，通過擴(kuò)散形成驅(qū)動力也為自由焓差，基本無擴(kuò)散，性能塑形、韌性較好，強(qiáng)度、硬度略低具有高的強(qiáng)度和硬度，但塑形、韌性較差2. （8分）試畫出共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖。并標(biāo)出：1）各相區(qū)的組織和臨界點(diǎn)（線）代表的意義；（2）分別獲得M , P, B下，P+ B組織的冷卻速度曲線。3. （6分）30#鋼齒輪在工作時(shí)發(fā)生了開裂，現(xiàn)要對其開裂原因進(jìn)行失效分析。據(jù)了解，其熱 處理工藝為850C淬火，350 C回火，根據(jù)你所學(xué)的固