金屬學(xué)及熱處理練習(xí)題答案

第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體沉淀硬化不銹鋼,它是美國ARMCO鋼公司在1949年發(fā)表的,其特點(diǎn)是強(qiáng)度高,耐蝕性好,易焊接,熱處理工藝簡單,缺點(diǎn)是延韌性和切削性能差,這種馬氏體不銹鋼與靠間隙元素碳強(qiáng)化的馬氏體鋼不同,它除靠馬氏體相變外并在它的基體上通過時(shí)效處理析出金屬間化合物來強(qiáng)化。正因?yàn)槿绱硕@得了強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),但延韌性卻差。1、試用金屬鍵的結(jié)合方式，解釋金屬具有良好的導(dǎo)電性、正的電阻溫度系數(shù)、導(dǎo)熱性、塑性和金屬光澤等基本特性.答：(1)導(dǎo)電性：在外電場的作用下，自由電子沿電場方向作定向運(yùn)動。(2)正的電阻溫度系數(shù)：隨著溫度升高，正離子振動的振幅要加大，對自由電子通過的阻礙作用也加大，即金屬的電阻是隨溫度的升高而增加的。(3)導(dǎo)熱性：自由電子的運(yùn)動和正離子的振動可以傳遞熱能。(4)延展性：金屬鍵沒有飽和性和方向性，經(jīng)變形不斷裂。(5)金屬光澤：自由電子易吸收可見光能量，被激發(fā)到較高能量級，當(dāng)跳回到原位時(shí)輻射所吸收能量，從而使金屬不透明具有金屬光澤。2、填空：1)金屬常見的晶格類型是面心立方、體心立方、密排六方。2)金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和金屬光澤主要是因?yàn)榻饘僭泳哂薪饘冁I的結(jié)合方式。3)物質(zhì)的原子間結(jié)合鍵主要包括金屬鍵、離子鍵和共價(jià)鍵三種。4)大部分陶瓷材料的結(jié)合鍵為共價(jià)鍵。5)高分子材料的結(jié)合鍵是范德瓦爾鍵。6)在立方晶系中，某晶面在x軸上的截距為2，在y軸上的截距為1/2；與z軸平行，則該晶面指數(shù)為（（140））.7)在立方晶格中，各點(diǎn)坐標(biāo)為：A(1，0，1)，B(0，1，1)，C(1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指數(shù)為（-110），OC晶向指數(shù)為（221），OD晶向指數(shù)為（121）。8)銅是（面心）結(jié)構(gòu)的金屬，它的最密排面是（111）。9)α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中屬于體心立方晶格的有（α-Fe、Cr、V），屬于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni），屬于密排六方晶格的有（Mg、Zn）。3、判斷1)正的電阻溫度系數(shù)就是指電阻隨溫度的升高而增大。（√）2)金屬具有美麗的金屬光澤，而非金屬則無此光澤，這是金屬與非金屬的根本區(qū)別。（×）3)晶體中原子偏離平衡位置，就會使晶體的能量升高，因此能增加晶體的強(qiáng)度。(√)4)在室溫下,金屬的晶粒越細(xì),則其強(qiáng)度愈高和塑性愈低。(×)5)實(shí)際金屬中存在著點(diǎn)、線和面缺陷，從而使得金屬的強(qiáng)度和硬度均下降。(×)6)體心立方晶格中最密原子面是｛110｝，原子排列最密的方向也是<111>.（對）7)面心立方晶格中最密的原子面是｛111}，原子排列最密的方向是<110>。(對)8)純鐵加熱到912℃時(shí)將發(fā)生α-Fe向γ9)晶胞是從晶格中任意截取的一個(gè)小單元。(錯(cuò))10)純鐵只可能是體心立方結(jié)構(gòu)，而銅只可能是面心立方結(jié)構(gòu)。(錯(cuò))4、選擇題1)金屬原子的結(jié)合方式是（C）A．離子鍵B共價(jià)鍵C金屬鍵D分子鍵2)晶態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特征是（B）A近程有序排列B遠(yuǎn)程有序排列C完全無序排列D部分有序排列3)正的電阻溫度系數(shù)是指（B）A隨溫度增高導(dǎo)電性增大的現(xiàn)象B隨溫度降低電阻下降的現(xiàn)象C隨溫度升高電阻減少的現(xiàn)象D隨溫度降低電阻升高的現(xiàn)象4)金屬鍵的一個(gè)基本特征是（A）A．沒有方向性B．具有飽和性C.具有擇優(yōu)取向性D.沒有傳導(dǎo)性。5）晶體中的位錯(cuò)屬于(D)A．體缺陷B點(diǎn)缺陷C面缺陷D．線缺陷6）亞晶界的結(jié)構(gòu)是(B)A．由點(diǎn)缺陷堆集而成B由位錯(cuò)垂直排列成位錯(cuò)墻面構(gòu)成C由晶界間的相互作用構(gòu)成D由雜質(zhì)和空位混合組成7）多晶體具有(C)A．各向同性B各向異性C偽各向同性D偽各向異性一、標(biāo)出下圖中給定晶面和晶向的指數(shù)。標(biāo)出OO′A′A、OO′B′B、ODC′的晶面指數(shù)和標(biāo)出給定晶向的指數(shù)：B′D、BB′、OD′。OOO′A′ABB′CC′D′DxyzOOO′A′ABB′CC′D′Dxyz答：OO′A′A晶面指數(shù)，求CC′B′B即可。截距分別為：∞，1，∞，倒數(shù)后得晶面指數(shù)：（010）OOO′A′ABB′CC′D′DxyzEE′1/21/21/2OO′B′B的晶面指數(shù)，求DD′E′E即可。截距分別為：-1/2，1/2，∞，倒數(shù)、求整后，得晶面指數(shù)為：（ī10）OOO′A′ABB′CC′D′Dxyz1/2FP1/21ODC′的晶面指數(shù)，求PFO′即可。截距分別為：1/2，-1，1，倒數(shù)后，得晶面指數(shù)為：（2ī1）OOO′A′ABB′CC′D′Dxyz1/2［102］標(biāo)出晶向的指數(shù)：B′D、BB′、OD′B′D：-1/2,0，-1→［102］BB′：0，0，1→［001］OD′：1/2,1，1→［122］二、在立方晶胞中畫出以下晶面或晶向：（231）（102）（110）［013］［111］XYXYZ(110)［111］XYZ1/2(231)1/31/2(102)［013］3、在體心立方晶胞中畫出一個(gè)最密排方向并標(biāo)明晶向指數(shù)；再畫出過該方向的兩個(gè)不同的低指數(shù)(簡單)晶面，寫出對應(yīng)的晶面指數(shù)。4、分別畫出立方晶系晶胞內(nèi)的(110)、(112)晶面和（110）、（111)晶向。5、畫出立方晶系中(111)面、(435)面。寫出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。立方晶系中(111)面、(435)面如右圖所示。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a=b=c，α=β=γ=90°。也可用具有哪類對稱元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對應(yīng)立方點(diǎn)陣。三、已知銅原子直徑為0.256nm，試計(jì)算1mm3銅中的原子數(shù)以及Cu的晶格常數(shù)。答：a==1.414×0.256=0.362(nm)1mm3中的原子數(shù)為：1/a3×4=4/(0.362×10-6)3=8.43×1019(個(gè))四、已知鐵的原子量為55.85，1g鐵有多少個(gè)原子?計(jì)算1g鐵在室溫和1000℃答：原子數(shù)：6.023×1023÷55.85=1.08×1022（個(gè)）室溫時(shí)鐵為體心立方結(jié)構(gòu)，單位晶胞中有2個(gè)原子，故1g鐵中含5.4×1021個(gè)晶胞1000℃時(shí)為面心立方結(jié)構(gòu)，單位晶胞中有4個(gè)原子，故1g鐵中含2.7×1021五、Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方，其原子半徑為r=0.1243nm，已知Ni的原子量為58.69，試求Ni的晶格常數(shù)和密度。七、問答題1、簡述金屬晶體中缺陷的類型答：按尺寸可分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對材料性能是絕對有害的。2、什么是點(diǎn)陣參數(shù)?正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么?答:點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何形狀的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角α、β、γ。正方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a≠b≠c，α=β=γ=90°立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，α=β=γ=90°3、什么是晶面族？｛111｝晶面族包含哪些晶面?(111)、(1ī1)(111)、(1ī1)、(11ī)、(īī1）4、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異?請加以說明。答：FCC和HCP均按ABCABC方式堆垛；致密度也都是0.74。5、根據(jù)缺陷相對于晶體尺寸和其影響范圍的大小，缺陷可以分為哪幾類?簡述這幾類缺陷的特征。答：點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向上的尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸都較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞。6、點(diǎn)缺陷(如間隙原子或代位原子)和線缺陷(如位錯(cuò))為何會發(fā)生交互作用?這種交互作用如何影響力學(xué)性能?答：點(diǎn)缺陷產(chǎn)生畸變，使局部能量提高，附近有彈性應(yīng)變場；位錯(cuò)也是如此，但位錯(cuò)周圍不同位置應(yīng)力場狀態(tài)不同，有的為壓應(yīng)力，有的為拉應(yīng)力；點(diǎn)缺陷會聚集到位錯(cuò)上使應(yīng)變能降低，使系統(tǒng)的能量下降，吸附溶質(zhì)的位錯(cuò)是一種穩(wěn)定組態(tài)；此時(shí)位錯(cuò)被釘扎而難以運(yùn)動，使強(qiáng)度提高，會產(chǎn)生上下屈服點(diǎn)效應(yīng)。7、單相金屬或合金各晶粒間的界面一般稱之為晶界，通常晶界又分為小角度晶界和大角度晶界兩大類，試問：劃分為兩類晶界的依據(jù)是什么?并討論構(gòu)成小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型。答：依據(jù)是按界面兩側(cè)晶粒間的取向差，<10°的稱小角度晶界，>10°的稱大角度晶界。小角度晶界的結(jié)構(gòu)模型是位錯(cuò)模型，比如對稱傾轉(zhuǎn)晶界用一組平行的刃位錯(cuò)來描述。8、討論晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣之間的關(guān)系。答、兩者之間的關(guān)系可用“空間點(diǎn)陣+基元=晶體結(jié)構(gòu)”來描述?？臻g點(diǎn)陣只有14種，基元可以是無窮多種，因而構(gòu)成的具體的晶體結(jié)構(gòu)也是無窮多種。9、敘述常見的金屬晶體中的內(nèi)外界面。答、它們包括晶界、相界、表面、孿晶界、層錯(cuò)。晶界是同種晶粒之間的交界面；相界是結(jié)構(gòu)、成分不同的相間的交界面；表面是晶體與大氣或外界接觸的界面；孿晶界是發(fā)生孿生后產(chǎn)生的新界面，是特殊的大角晶界，可是共格的或半共格的；低能層錯(cuò)是單相晶體內(nèi)因堆垛順序反常變化后出現(xiàn)的新界面，也是低能界面，與孿晶界能量相近。10、簡述刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的重要特征。答：刃型位錯(cuò)的重要特征：①刃型位錯(cuò)有一額外半原子面②位錯(cuò)線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管道，其中有正應(yīng)力也有切應(yīng)變，對于正刃型位錯(cuò)，滑移面之上晶格受到壓應(yīng)力，滑移面上受到拉應(yīng)力，負(fù)刃型位錯(cuò)正好相反③位錯(cuò)線與晶體的滑移方向相垂直。位錯(cuò)線運(yùn)動的方向垂直于位錯(cuò)線。④刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線相垂直。螺型位錯(cuò)的重要特征：①螺型位錯(cuò)沒有額外半原子面②位錯(cuò)線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管道，其中只有切應(yīng)變，沒有正應(yīng)力③位錯(cuò)線與晶體的滑移方向相平行。位錯(cuò)線運(yùn)動的方向垂直于位錯(cuò)線。④螺型位錯(cuò)的柏氏矢量與其位錯(cuò)線相平行。名詞解釋：1、金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。2、位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排；這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。3、點(diǎn)陣畸變：在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣平衡位置，使點(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，稱為點(diǎn)陣畸變。4、柏氏矢量：描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向；也是位錯(cuò)掃過后晶體相對滑動的量。5、刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型:將晶體上半部切開，插入半個(gè)晶面，再粘合起來；這樣，在相當(dāng)于刃端部位為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃位錯(cuò)造成的情景相同，稱刃型位錯(cuò)模型。同樣，將晶體的前半部切開，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對切變，再粘合起來，這時(shí)在已切動和未切動交界線附近，原子錯(cuò)動情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱螺型位錯(cuò)模型。第二章純金屬的結(jié)晶(一)填空題1．金屬結(jié)晶兩個(gè)密切聯(lián)系的基本過程是形核和長大。2在金屬學(xué)中，通常把金屬從液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為結(jié)晶，通常把金屬從一種結(jié)構(gòu)的固態(tài)向另一種結(jié)構(gòu)的固態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為相變。3．當(dāng)對金屬液體進(jìn)行變質(zhì)處理時(shí)，變質(zhì)劑的作用是增加非均質(zhì)形核的形核率來細(xì)化晶粒4．液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，獲得細(xì)晶粒組織的主要方法是控制過冷度、加入結(jié)構(gòu)類型相同的形核劑、振動、攪動5．金屬冷卻時(shí)的結(jié)晶過程是一個(gè)放熱過程。6．液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為長程無序，短程有序。7．如果其他條件相同，則金屬模澆注的鑄件晶粒比砂模澆注的細(xì)小，高溫澆注的鑄件晶粒比低溫澆注的粗大，采用振動澆注的鑄件晶粒比不采用振動的細(xì)小，薄鑄件的晶粒比厚鑄件細(xì)小。8．過冷度是金屬相變過程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，即平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差。一般金屬結(jié)晶時(shí)，過冷度越大，則晶粒越細(xì)小。9、固態(tài)相變的驅(qū)動力是新、舊兩相間的自由能差。10、金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件為金屬液必須過冷。11、金屬結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件為在過冷金屬液中具有尺寸較大的相起伏，即晶坯。12、鑄錠的宏觀組織包括外表面細(xì)晶區(qū)、中間等軸晶區(qū)和心部等軸晶區(qū)。(二)判斷題1凡是由液態(tài)金屬冷卻結(jié)晶的過程都可分為兩個(gè)階段。即先形核，形核停止以后，便發(fā)生長大，使晶粒充滿整個(gè)容積。(×)2．凡是由液體凝固成固體的過程都是結(jié)晶過程。(×)3．近代研究表明：液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與固態(tài)金屬比較接近，而與氣態(tài)相差較遠(yuǎn)。(√)4．金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程，是由近程有序排列向遠(yuǎn)程有序排列轉(zhuǎn)變的過程。(√)5．當(dāng)純金屬結(jié)晶時(shí)，形核率隨過冷度的增加而不斷增加。(×)P41+76．在結(jié)晶過程中，當(dāng)晶核成長時(shí)，晶核的長大速度隨過冷度的增大而增大，但當(dāng)過冷度很大時(shí)，晶核的長大速度則很快減小。(√)P53圖2-337．金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度愈大，則其結(jié)晶后的晶粒愈細(xì)。(√)P53-128．所有相變的基本過程都是形核和核長大的過程。(√)9．在其它條件相同時(shí)，金屬模澆注的鑄件晶粒比砂模澆注的鑄件晶粒更細(xì)(√)10．在其它條件相同時(shí)，高溫澆注的鑄件晶粒比低溫澆注的鑄件晶粒更細(xì)。(×)11．在其它條件相同時(shí)，鑄成薄件的晶粒比鑄成厚件的晶粒更細(xì)。(√)12.金屬的理論結(jié)晶溫度總是高于實(shí)際結(jié)晶溫度。(√)14．在實(shí)際生產(chǎn)條件下，金屬凝固時(shí)的過冷度都很小(<20℃)，其主要原因是由于非均勻形核的結(jié)果。(√15．過冷是結(jié)晶的必要條件，無論過冷度大小，均能保證結(jié)晶過程得以進(jìn)行。(×)(三)選擇題1液態(tài)金屬結(jié)晶的基本過程是AA．邊形核邊長大B．先形核后長大C．自發(fā)形核和非自發(fā)形核D．枝晶生長2．液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，C越大，結(jié)晶后金屬的晶粒越細(xì)小。A．形核率NB．長大率GC．比值N／GD．比值G／N3．過冷度越大，則AA．N增大、G減少，所以晶粒細(xì)小B．N增大、G增大，所以晶粒細(xì)小CN增大、G增大，所以晶粒粗大D．N減少、G減少，所以晶粒細(xì)小4．純金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，則實(shí)際結(jié)晶溫度將B。A．越高B越低C．越接近理論結(jié)晶溫度D．沒有變化5．若純金屬結(jié)晶過程處在液—固兩相平衡共存狀態(tài)下，此時(shí)的溫度將比理論結(jié)晶溫度CP35-3A．更高B．更低C；相等D．高低波動6．在實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，往往通過控制N／G比值來控制晶粒度。在下列B情況下將獲得粗大晶粒。A．N／G很大B．N／G很小C．N／G居中D．N／G＝1（四）、問答題1、為什么金屬結(jié)晶時(shí)必須過冷?P35～36影響過冷度的因素有哪些？P33+22、簡述晶體成長形狀與溫度梯度的關(guān)系P49～513、晶粒大小對金屬性能有何影響?如何細(xì)化晶粒?P52～544、相同過冷度下比較均勻形核與非均勻形核的臨界半徑、臨界形核功、臨界晶核體積，哪個(gè)大?5、簡述連鑄坯三晶區(qū)形成原因及性能特點(diǎn)。6、獲得更多等軸晶的措施有哪些？7、簡述凝固過程的宏觀特征，敘述凝固過程中晶體成長的機(jī)理。凝固時(shí)宏觀特征是：要有一定的過冷度，會放出明顯的結(jié)晶潛熱。成長機(jī)理有三種：連續(xù)式成長、二維形核及借助臺階側(cè)向生長、借螺旋位錯(cuò)生長。8、敘述鋼錠或連鑄坯中常見的宏觀組織缺陷，消除或改善方法。宏觀缺陷有：宏觀偏析(如正常偏析、反常偏析、比重偏析)和帶狀組織以及縮孔、疏松、氣泡等。嚴(yán)格講，也包括三晶區(qū)的組織不均勻性。宏觀缺陷(化學(xué)不均勻性、物理不均勻性和組織不均勻性)往往是相互聯(lián)系的，一般希望盡可能多而細(xì)的中心等軸晶，可采用加孕育劑、加大冷速、加強(qiáng)液體運(yùn)動(如電磁攪拌、機(jī)械攪拌)等方法，細(xì)化晶粒，消除柱狀晶，這樣與柱狀晶／枝狀晶區(qū)相伴隨的宏觀偏析和縮孔、氣泡也就明顯改善了。第三章二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶一、填空題1合金的定義是兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉或其它方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。2．合金中的組元是指組成合金最基本的、能獨(dú)立存在的物質(zhì)。3．固溶體的定義是合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的、且晶格類型與組元之一相同的固相稱之為固溶體。4．Cr、V在γ-Fe中將形成置換固溶體。C、N則形成間隙固溶體。5．和間隙原子相比，置換原子的固溶強(qiáng)化效果要小些。6．當(dāng)固溶體合金結(jié)晶后出現(xiàn)枝晶偏析時(shí)，先結(jié)晶出的樹枝主軸含有較多的高熔點(diǎn)組元。7．共晶反應(yīng)的特征是在同一溫度下，由一定成分的液相轉(zhuǎn)變成成分一定的兩個(gè)固相（三相共存）。在共晶點(diǎn)處凝固溫度最低。其反應(yīng)式為L（液）→α（固）+β（固）。8．勻晶反應(yīng)的特征是結(jié)晶出的晶體與母相化學(xué)成分不同（異分結(jié)晶），結(jié)晶在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，其反應(yīng)式為L→α9．共析反應(yīng)的特征是在同一溫度下，由一定成分的固相轉(zhuǎn)變成成分一定的兩個(gè)固相（三相共存）。在共析點(diǎn)處析出溫度最低。，其反應(yīng)式為g→(a+b)共析體。10．合金固溶體按溶質(zhì)原子溶入方式可以分為置換和間隙，按原子溶入量可以分為有限和無限11．合金的相結(jié)構(gòu)有固溶體和金屬化合物兩種，前者具有較高的塑韌性能，適合于做基體相；后者有較高的硬度性能，適合于做強(qiáng)化相12．看圖4—1，請寫出反應(yīng)式和相區(qū)：ABC包晶線；DEF共晶線；GHI共析線；①L+α；②α+γ；③α；④γ+β；⑤L+γ；⑥L+β；13．相的定義是指合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一并以界面相互分開的組成部分，組織的定義是在顯微鏡下能清楚地區(qū)分開的獨(dú)立組成部分。14．間隙固溶體的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑相同，而間隙相的晶體結(jié)構(gòu)與溶劑不同。15、同分凝固（結(jié)晶）的定義純金屬結(jié)晶時(shí)，所結(jié)晶出的固相成分與液相成分完全一樣的結(jié)晶。異分凝固（結(jié)晶）的定義固溶體合金結(jié)晶時(shí)所結(jié)晶出的固相成分與液相成分不同的結(jié)晶。16．接近共晶成分的合金，其鑄造性能較好；但要進(jìn)行壓力加工的合金常選用固溶體的合金。17．根據(jù)圖4—2填出：水平線反應(yīng)式γ=β+α；有限固溶體β、α、無限固溶體γ。液相線凸AB，固相線凹AB，固溶線CF、EG18．共晶組織的一般形態(tài)是層片狀、棒狀、球狀、針狀、螺旋狀、蛛網(wǎng)狀、放射狀。19、偏析的定義合金中化學(xué)成分的不均勻性。20、正溫度梯度下，隨成分過冷程度增大分別形成平面晶、胞狀晶和樹枝晶。21、為消除晶內(nèi)偏析和離異共晶，工業(yè)上廣泛應(yīng)用均勻化退火方法。22、連續(xù)脫溶的含義隨新相生成，母相成分連續(xù)地由過飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。23、中間相的定義合金組元間相互作用所形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不同的相，在相圖的中間區(qū)域。二、判斷題1．共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的反應(yīng)相和產(chǎn)物都是相同的。(×)2．鑄造合金常選用共晶或接近共晶成分的合金，要進(jìn)行塑性變形的合金常選用具有單相固溶體成分的合金。(√)3．置換固溶體可能形成無限固溶體，間隙固溶體只可能是有限固溶體。(√)4．合金中的固溶體一般說塑性較好，而金屬化合物的硬度較高。(√)5．共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)都是在一定濃度和一定溫度下進(jìn)行的。(√)6．共晶點(diǎn)成分的合金冷卻到室溫下為單相組織。(×)7．初生晶和次生晶的晶體結(jié)構(gòu)是相同的。(√)8．根據(jù)相圖，我們不僅能夠了解各種合金成分的合金在不同溫度下所處的狀態(tài)及相的相對量，而且還能知道相的大小及其相互配置的情況。(×)9．亞共晶合金的共晶轉(zhuǎn)變溫度與共晶合金的共晶轉(zhuǎn)變溫度相同。(√)10．過共晶合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的液相成分與共晶合金成分是一致的。(√)11．固溶體合金的勻晶結(jié)晶需要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。（√）12、杠桿定律只適用于二元相圖的兩相區(qū)。（√）P71-513、高溫下已達(dá)到飽和的有限固溶體，當(dāng)冷卻至低溫時(shí)，固溶度降低，析出其他相.（√）14、固溶體強(qiáng)硬度較純金屬高。（√）15、鑄造性能取決于結(jié)晶區(qū)間：液固相線之間距離越大，鑄造性能越差。（√）16、二元相圖中，相鄰相區(qū)中的相數(shù)只相差一個(gè)（點(diǎn)接觸除外）。（√）三、選擇題1．固溶體的晶體結(jié)構(gòu)是AA．溶劑的晶型B．溶質(zhì)的晶型C復(fù)雜晶型D．其他晶型2金屬化合物的特點(diǎn)是CA．高塑性B．高韌性C高硬度D．高強(qiáng)度3．當(dāng)勻晶合金在較快的冷卻條件下結(jié)晶時(shí)將產(chǎn)生CA．勻晶偏析B比重偏C．枝晶偏析D．區(qū)域偏析4．當(dāng)二元合金進(jìn)行共晶反應(yīng)時(shí)，其相組成是CA．由單相組成B兩相共存C三相共存D．四相組成5．當(dāng)共晶成分的合金在剛完成共晶反應(yīng)后的組織組成物為CA.α+βB．(α＋L)C．(α+β)D．L＋α+β6．具有勻晶型相圖的單相固溶體合金B(yǎng)A．鑄造性能好B．鍛壓性能好C熱處理性能好D．切削性能好7．二元合金中，共晶成分的合金AA．鑄造性能好B鍛造性能好C焊接性能好D．熱處理性能好8．共析反應(yīng)是指BA．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相ⅡC．從一個(gè)固相內(nèi)析出另一個(gè)固相D從一個(gè)液相中析出另一個(gè)固相9．共晶反應(yīng)是指AA．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相ⅡC．從一個(gè)固相內(nèi)析出另一個(gè)固相D從一個(gè)液相中析出另一個(gè)固相10．固溶體和它的純金屬組元相比D。A．強(qiáng)度高，塑性也高些B強(qiáng)度低，但塑性高些C強(qiáng)度低，塑性也低些D強(qiáng)度高，但塑性低些四、計(jì)算題：1．一個(gè)二元共晶反應(yīng)如下：L(W(B)＝75％)→α(W(B)＝15％)+β(W(B)=95％)(1)求w(B)＝50％的合金完全凝固時(shí)初晶α與共晶(α十β)的重量百分?jǐn)?shù)，以及共晶體中α相與β相的重量百分?jǐn)?shù)；(2)若已知顯微組織中β初晶與(α+β)共晶各占一半，求該合金成分。解：（1）Wα初=（75-50）/（75-15）=41.67%W(α十β)共晶=（50-15）/（75-15）=58.33%Wα=（95-50）/(95-15)=56.25%Wβ共=(50-15)/(95-15)=43.75%Wα共=56.25%-41.67%=14.58%（2）設(shè)合金成分為x，則：Wβ初=(x-75)/(95-75)=50%→x=85%即：w(B)＝85％LABAB3515B+LA初+(A+B)(A+B)A+LB初+(A+B)BB+AⅡHB2．按照下面給出的條件，示意畫出二元合金的相圖，并填出各區(qū)域的相組成物和組織組成物。再根據(jù)相圖畫出合金的硬度與成分的關(guān)系曲線。已知A、B組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，在固態(tài)時(shí)能形成共晶，共晶成分為LABAB3515B+LA初+(A+B)(A+B)A+LB初+(A+B)BB+AⅡHBPbPb102030405060708090Sn400300200100a(327.5℃(231.9℃ecdfgLL+αL+ββαα+βb溫度℃1020304050607080901020304050607080903、討論：Pb-Sn合金相圖如下所示：(1)試標(biāo)出各區(qū)域的組織；(2)指出組織中含最多和最少的成分；(3)指出組織中含共晶體（α＋β）最多和最少的成分，(4)指出最容易和最不容易產(chǎn)生枝晶偏析的成分；(5)含30％Sn的Pb-Sn合金在183℃五、問答題1、簡述鑄錠的宏觀偏析。P92~93答：宏觀偏析分：正常偏析、反常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分配系數(shù)(設(shè)ko<1)，先析出的含溶質(zhì)低，后凝固的含溶質(zhì)多。因鑄錠尺寸大，由表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。反常偏析：仍遵守分配系數(shù)關(guān)系，只是形成大量枝晶后，富集溶質(zhì)的液相會沿枝晶間的通道逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，造成由表面到中心成分分布的反常。比重偏析：是凝固時(shí)，固相與液相比重不同，而沉積或漂浮，從而造成鑄錠下端與上端成分的不均勻，也是宏觀尺度。2、對比純金屬與固溶體結(jié)晶過程的異同，分析固溶體結(jié)晶過程的特點(diǎn)。P33P733、什么是固溶體?影響固溶度的原因有哪些?固溶體與其純?nèi)軇┙M元相比，其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能發(fā)生了哪些變化?答：固溶體：溶質(zhì)原子以原子態(tài)溶人溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。影響固溶度的因素有：（1）原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子尺寸相對大小△r＜±15％時(shí)，才有大的固溶度。（2）負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小固溶度越大。（3）電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價(jià)越高，固溶度越??；二是相對價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶人溶劑的固溶度低于低價(jià)溶質(zhì)的情況。特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變(強(qiáng)度、硬度會提高)而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。固溶體的結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降。物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。4、何謂相圖?相圖能說明哪些問題?實(shí)際生產(chǎn)中有何應(yīng)用價(jià)值?P695、何謂杠桿定律?它在二元合金系中可以解決什么問題?P716、為什么固溶體合金結(jié)晶時(shí)成分間隔和溫度間隔越大則流動性不好，分散縮孔大、偏析嚴(yán)重以及熱裂傾向大?P1057、簡述二元系中共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的特點(diǎn)，并計(jì)算其各相平衡時(shí)的自由度。答：共晶反應(yīng)：是液相同時(shí)凝固出兩個(gè)不同成分的固相，兩固相相互配合生長，一般長成片層狀。共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個(gè)固相同時(shí)生成另兩個(gè)不同成分的固相。包晶反應(yīng)：是液相與一個(gè)固相反應(yīng)生成另一個(gè)固相，新生成的固相包住原有的固相，反應(yīng)需要固相中的擴(kuò)散，速度較慢。這三種反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，自由度都是0，即三相成分固定，溫度也固定。8、無論置換固溶體還是間隙固溶體都會引起強(qiáng)度升高，試分析其原因。答：一是溶質(zhì)原子的溶入使晶格畸變，阻礙滑移面上位錯(cuò)運(yùn)動。二是位錯(cuò)線上偏聚的溶質(zhì)原子對位錯(cuò)的釘扎作用，形成“柯氏氣團(tuán)”對位錯(cuò)起釘扎作用。第四章鐵碳合金一、填空題1．滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)是正交晶系，按其化學(xué)式鐵與碳原子的個(gè)數(shù)比為3:12．當(dāng)一塊質(zhì)量一定的純鐵加熱到912℃溫度時(shí)，將發(fā)生a-Fe向γ-Fe的轉(zhuǎn)變，此時(shí)體積將發(fā)生收縮3．共析成分的鐵碳合金平衡結(jié)晶至室溫時(shí)，其相組成物為α和Fe3C，組織成物為P4．在生產(chǎn)中，若要將鋼進(jìn)行軋制或鍛壓時(shí)，必須加熱至γ相區(qū)。5．當(dāng)鐵碳合金冷卻時(shí),發(fā)生共晶反應(yīng)的反應(yīng)式為LCγE+Fe3C，其反應(yīng)產(chǎn)物在室溫下被稱為變態(tài)萊氏體6．在退火狀態(tài)的碳素工具鋼中，T8鋼比T12鋼的硬度低。7．當(dāng)W(C)＝0．77％一2．11％間的鐵碳合金從高溫緩冷至ES線以下時(shí)，將從奧氏體中析出Fe3CⅡ，其分布特征是網(wǎng)狀8．在鐵碳合金中，含三次滲碳體最多的合金成分點(diǎn)為P點(diǎn)（C=0.0218%），含二次滲碳體最多的合金成分點(diǎn)為E點(diǎn)（C=2.11%）。9．奧氏體是C在Fe中的固溶體，它的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方。10．鐵素體是C在Fe中的固溶體，它的晶體結(jié)構(gòu)是體心立方。11．滲碳體是C和Fe形成的金屬間化合物。12．珠光體是鐵素體和Fe3C13．萊氏體是奧氏體和Fe3C的機(jī)械混合物，而變態(tài)萊氏體是珠光體和Fe3C14．在Fe—Fe3C相圖中，有一次Fe3C、共晶Fe3C、二次Fe3C、共析Fe3C、三次Fe3C五種滲碳體，它們各自的形態(tài)特征分別是呈長條狀、粗大的連續(xù)基體（或呈魚骨狀）、沿晶粒狀或網(wǎng)絡(luò)狀分布、層片狀、小片狀15．鋼中常存雜質(zhì)元素有P、S、Si、Mn等，其中S使鋼產(chǎn)生熱脆，P使鋼產(chǎn)生冷脆。18．純鐵在不同溫度區(qū)間的同素異晶體有(寫出溫度區(qū)間)1538℃~1394℃為體心立方δ鐵素體、1394℃~912℃為面心立方γ奧氏體、19．碳鋼按相圖分為亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼；按W(C)分為(標(biāo)出W(C)范圍)0.0218%~0.77%、0.77%、0.77%~2.11%。10．在鐵—滲碳體相圖中，存在著四條重要的線，請說明冷卻通過這些線時(shí)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變并指出生成物。ECF水平線共晶轉(zhuǎn)變、萊氏體；PSK水平線共析轉(zhuǎn)變、珠光體；ES線脫溶轉(zhuǎn)變、奧氏體+滲碳體；GS線同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、鐵素體。21標(biāo)出Fe—Fe3C相圖(圖4—3)中指定相區(qū)的相組成物：①γ，②γ+α，③α，④γ+Fe3C，⑤P+Fe3C22．鐵碳合金的室溫顯微組織由鐵素體和滲碳體兩種基本相組成。23．若退火碳鋼試樣中先共析鐵素體面積為41．6％，珠光體的面積為58．4％，則其W(C)＝0.457%。(0.77-x)/(0.77-0.0218)=0.41624．若退火碳鋼試樣中二次滲碳體面積為7．3％，珠光體的面積為92．7％，則其W(C)＝1.2%。（x-0.77）/(6.69-0.77)=0.073二、判斷題1．在鐵碳合金中，含二次滲碳體最多的成分點(diǎn)為W(C)：4．3％的合金。(×)2．在鐵碳合金中，只有共析成分點(diǎn)的合金在結(jié)晶時(shí)才能發(fā)生共析反應(yīng)，形成共析組織。(×)3．退火碳鋼的塑性與韌性均隨W(C)的增高而減小。而硬度與強(qiáng)度則隨W(C)的增高而不斷增高。(×)在C=1%抗拉強(qiáng)度最高4．在鐵碳合金中，滲碳體是一個(gè)亞穩(wěn)相，而石墨才是一個(gè)穩(wěn)定相。(√)5．白口鑄鐵在高溫時(shí)可以進(jìn)行鍛造加工。(×)6．因?yàn)榱资逛摪l(fā)生熱脆，而硫使鋼發(fā)生冷脆，故硫磷都是鋼中的有害元素。(×)7．在室溫下，共析鋼的平衡組織為奧氏體。(×)8．純鐵加熱到912℃時(shí)，將發(fā)生a-Fe一γ—Fe的轉(zhuǎn)變，體積發(fā)生膨脹。(×9．鐵碳合金中，一次滲碳體，二次滲碳體和三次滲碳體具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。(√)10．在Fe—Fe3C相圖中，共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)都是在一定濃度和恒溫下進(jìn)行的。(√11．在Fe—Fe3C相圖中，凡發(fā)生共晶反應(yīng)的鐵碳合金叫做白口鐵；凡發(fā)生共析反應(yīng)的鐵碳合金叫做鋼。(√12珠光體是單相組織。(×)13．白口鐵是碳以滲碳體形式存在的鐵，所以其硬度很高，脆性很大。(√)14．W(C)＝1．3％的鐵碳合金加熱到780℃時(shí)得到的組織為奧氏體加二次滲碳體。(√15．a(chǎn)-Fe是體心立方結(jié)構(gòu)，致密度為68％，所以其最大溶碳量為32％。(×)16．γ-Fe是面心立方晶格，致密為0.74，所以其最大溶碳量為26％。(×)17．鋼材的切削加工性隨w(C)增加而變差。(×)18．碳鋼進(jìn)行熱壓力加工時(shí)都要加熱到奧氏體區(qū)。(×)19．W(C)＝1．0％的碳鋼比W(C)=0．5％的碳鋼硬度高。(√)20．在室溫下，w(C)＝0．8％的退火碳鋼的強(qiáng)度比W(C)＝1．2％的退火碳鋼高。(√)P12121．鋼鉚釘一般用低碳鋼制成。(√)22．鉗工鋸T10、T12鋼料時(shí)比鋸10、20鋼費(fèi)力，且鋸條容易磨鈍。(√)23．鋼適宜于通過壓力加工成形，而鑄鐵適宜于通過鑄造成形。(√)24．工業(yè)純鐵的W(C)<0．2％。(×)25．工業(yè)純鐵的室溫平衡組織為鐵素體。(×)還有FeCⅢ26．汽車外殼用低碳鋼板制造，而理發(fā)工具用碳素工具鋼制造。(√)27．退火碳鋼W(C)接近1％時(shí)其強(qiáng)度極限最高。(√)P12128．過共析鋼由液態(tài)緩冷至室溫所析出的二次滲碳體在組織形態(tài)與晶體結(jié)構(gòu)方面均與—次滲碳體不相同。(×)(三)選擇題1．滲碳體屬于BA間隙固溶體B間隙化合物C間隙相D正?；衔?．．δ-Fe的晶型是AA體心立方B面心立方C密排六方D簡單立方3．鐵素體的機(jī)械性能特點(diǎn)是CA具有良好的硬度與強(qiáng)度B具有良好的綜合機(jī)械性能C具有良好的塑性和韌性D具有良好的切削性和鑄造性4．W(C)＝4．3％碳的鐵碳合金具有B。A良好的可鍛性B良好的鑄造性C良好的焊接性D良好的熱處理性5．建筑用鋼筋宜選用AA低碳鋼B中碳鋼C高碳鋼D工具鋼6．裝配工使用的銼刀宜選用CA低碳鋼B．中碳鋼C高碳鋼D過共晶白口鐵7．純鐵在912℃以下的晶格類型是CA密排六方晶格B面心立方晶格C體心立方晶格D簡單立方晶格8．三次滲碳體是從BA鋼液中析出的B鐵素體中析出的C奧氏體中析出的D珠光體中析出的9．二次滲碳體是從CA鋼液中析出的B鐵素體中析出的C奧氏體中析出的D萊氏體中析出的10．在下述鋼鐵中，切削性能較好的是BA工業(yè)純鐵B45C白口鐵DT四、名詞解釋1、滲碳體：Fe3C2、鐵素體：碳溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體，鐵素體仍保持α-Fe的體心立方晶格，由于間隙小，溶碳極少，力學(xué)性能與純鐵相同，強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，770℃3、奧氏體：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，仍保持γ-Fe的面心立方晶格，最高溶碳可達(dá)2.11%，強(qiáng)度、硬度較高，塑性好，無磁性。4、珠光體（P）：鐵素體F與滲碳體Fe3C所形成的機(jī)械混合物（平均含碳量0.77%），綜合性能好。5、萊氏體（Ld或Le）：奧氏體A與滲碳體Fe3C所形成的機(jī)械混合物（平均含碳量：4.3%），具有硬而脆的性能。五、問答與計(jì)算題1、畫出鐵碳相圖，標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分，寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。答：包晶反應(yīng)：L(0.53％C)+δ-Fe(0.09％C)→γ-Fe(0.17％C)共晶反應(yīng)：L(4.3％C)→γ-Fe(2.11％C)+Fe3C(6.共析反應(yīng)：γ-Fe(0.77％C)→α-Fe(0.0218％C)+Fe3C(6.2、簡述含碳量為0.35％鋼的結(jié)晶過程和固態(tài)組織轉(zhuǎn)變過程。答：由液相先凝固出δ鐵素體，在1495℃進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成γ奧氏體；繼續(xù)冷卻，由剩余的液相再次析出γ奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800℃，從γ奧氏體中析出先共析α鐵素體，在3、分析含碳量0.14％的鐵碳合金的結(jié)晶過程。答：含碳0．12％的鋼，由液相冷卻時(shí)，先形成δ鐵素體，固液相分別按相圖上的固、液相線成分變化，到1495℃包晶溫度，部分進(jìn)行包晶反應(yīng)；新相γ奧氏體在已生成的δ鐵素體上形核并向δ鐵素體和液相中生長。反應(yīng)后是兩相組織δ鐵素體+γ奧氏體。繼續(xù)冷卻得到單相奧氏體。冷卻到GS線時(shí)從γ奧氏體中析出先共析α鐵素體，在7274、畫出Fe-Fe3C相圖，分析含碳量為1.答、1.1％C的鋼由液相冷卻時(shí)先進(jìn)入L+γ奧氏體兩相區(qū)，形成枝晶或等軸狀γ奧氏體，然后進(jìn)入奧氏體單相區(qū)；繼續(xù)冷卻到~760℃，沿晶界析出二次滲碳體，在777珠光體相對含量為：（6.67~1.1）/（6.69~0.77）×100％=94.4％網(wǎng)狀滲碳體相對含量為：(1.1~0.77)/(6.69~0.77)×100％=5.6％5、1）試畫出含碳量為0.55%的鐵碳合金金相顯微組織示意圖；2）試分析含碳量分別為0.20%、0.45%、0.65%的鐵碳合金在組織和力學(xué)性能上有何不同？答：1）0.45%的鐵碳合金金相顯微組織示意圖：2）隨含碳量↑，F(xiàn)↓，F(xiàn)e3C↑。塑性、韌性下降，強(qiáng)度硬度↑6、說明含碳為1.9％的鐵碳合金由液相緩冷到共析溫度以下的組織變化過程及最終組織；計(jì)算該合金二次滲碳體的最大重量百分量；再分別計(jì)算共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體和珠光體組織重量百分量。答：液相冷卻時(shí)，先形成先共晶奧氏體枝晶或等軸晶，直至凝固完畢。繼續(xù)冷卻時(shí)奧氏體枝晶無變化，到滲碳體在奧氏體的溶解度曲線后，沿晶界析出少量二次滲碳體。到共析溫度后，剩余的奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后得到珠光體和少量網(wǎng)狀二次滲碳體。二次滲碳體的最大重量百分量：W滲碳體=(1.9~0.77)／(6.69~0.77)×100％=19.09％共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體重量百分量：W鐵素體=(6.69~1.9)／(6.69~0.0218)×100％=71.84％珠光體組織重量百分量：W珠光體=(6.69~1.9)／(6.69~0.77)×100％=80.91％7、說明含2.9％C的鐵碳合金由液相緩冷到共析溫度以下的組織變化過程及最終組織。計(jì)算共晶轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時(shí)先共晶奧氏體的重量百分量；再分別計(jì)算共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體和全部的珠光體組織重量百分量。答：液相冷卻時(shí)，先形成先共晶奧氏體枝晶，剩余的液相進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變形成萊氏體，凝固完畢。繼續(xù)冷卻時(shí)奧氏體枝晶周圍析出二次滲碳體，到共析溫度后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后得到枝晶狀分布的珠光體、二次滲碳體和變態(tài)萊氏體。先共晶奧氏體重量百分量：W奧氏體=(4.3—2.9)／(4.3—2.11）×100％=63.93％共析轉(zhuǎn)變后合金中鐵素體組織的重量百分量：W鐵素體=(6.69—2.9)／(6.69—0.0218)×100％=56.82％共析轉(zhuǎn)變后合金中全部珠光體組織的重量百分量：W珠光體=(6.69—2.9)／(6.69—0.77)×100％=64.02％8、為什么鋼的滲碳在奧氏體中進(jìn)行而不在鐵素體中進(jìn)行？答：γ-Fe即奧氏體中溶碳量為2.11%，而α-Fe僅能溶解0.0218%碳；另γ-Fe為高溫相，D值大，所以在γ-Fe中滲碳。9、一堆鋼材由于混雜，不知道化學(xué)成分，現(xiàn)抽出一根進(jìn)行金相分析，其組織為鐵素體加珠光體，其中珠光體的面積大約占40％，由于珠光體與鐵素體的比容相近，可用顯微組織中珠光體與鐵素體的面積百分?jǐn)?shù)替代二者的重量百分?jǐn)?shù)，試估算該鋼材的含碳量。10、已知珠光體的HBS＝180，δ＝20％，鐵素體的HBS＝80，δ＝50％，試計(jì)算含碳量為0.45%的碳鋼的硬度和伸長率。(提示：合金的性能值大約是它的各組織組成物的性能值與它的各組織組成物在合金中的含量的乘積和，或稱為加權(quán)平均值)。11、指出下列名詞的主要區(qū)別：一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體。答：一次滲碳體(呈長條狀）、二次滲碳體（沿晶粒狀~網(wǎng)絡(luò)狀分布）、三次滲碳體（小片狀）、共晶滲碳體（連續(xù)集體或呈魚骨狀）、共析滲碳體（層片狀）。第五章金屬及合金的塑性變形(一)填空題1.硬位向是指外力與滑移面平行或垂直，取向因子為零，其含義是無論τk如何，σs均為無窮大，晶體無法滑移。2．從刃型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)模型分析，滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下沿滑移面逐步移動的結(jié)果。3．由于位錯(cuò)的增殖性質(zhì)，所以金屬才能產(chǎn)生滑移變形，而使其實(shí)際強(qiáng)度值大大的低于理論強(qiáng)度值。4.加工硬化現(xiàn)象是指隨變形度增大，金屬的強(qiáng)硬度顯著增高而塑韌性明顯下降的現(xiàn)象，加工硬化的結(jié)果使金屬對塑性變形的抗力增加，造成加工硬化的根本原因是位錯(cuò)密度大大增加。5．影響多晶體塑性變形的兩個(gè)主要因素是晶界、晶粒位向差。6．金屬塑性變形的基本方式是滑移和孿生，冷變形后金屬的強(qiáng)度增加，塑性降低。7．常溫下使用的金屬材料以細(xì)小晶粒為好，而高溫下使用的金屬材料以粗大晶粒為好。8．面心立方結(jié)構(gòu)的金屬有12個(gè)滑移系，它們是4｛111｝×3＜110＞。9．體心立方結(jié)構(gòu)的金屬有12個(gè)滑移系，它們是6｛110｝×2＜111＞。10．密排六方結(jié)構(gòu)的金屬有3個(gè)滑移系，它們是1｛0001｝×3＜īī20＞。11．單晶體金屬的塑性變形主要是切應(yīng)力作用下發(fā)生的，常沿著晶體中密排面和密排方向發(fā)生。12金屬經(jīng)冷塑性變形后，其組織和性能會發(fā)生變化，如顯微組織拉長變?yōu)槔w維組織、亞結(jié)構(gòu)的細(xì)化變?yōu)樾巫儊喗Y(jié)構(gòu)、形變織構(gòu)即晶粒沿某一晶向或晶面取向變形、加工硬化等等。13．拉伸變形時(shí)，晶體轉(zhuǎn)動的方向是由滑移面轉(zhuǎn)到與拉伸軸平行的方向。14晶體的理論屈服強(qiáng)度約為實(shí)際屈服強(qiáng)度的1500倍。15．內(nèi)應(yīng)力是指金屬塑性變形后保留在金屬內(nèi)部的殘余內(nèi)應(yīng)力和點(diǎn)陣畸變，它分為宏觀內(nèi)應(yīng)力、微觀內(nèi)應(yīng)力、點(diǎn)陣畸變?nèi)N。(二)判斷題1在體心立方晶格中，滑移面為｛111｝×6，滑移方向?yàn)椤?10〉×2，所以其滑移系有12個(gè)。（×）2．滑移變形不會引起晶體結(jié)構(gòu)的變化。（×）（位向）3因?yàn)轶w心立方與面心立方晶格具有相同的滑移系數(shù)目，所以它們的塑性變形能力也相同。（×）5．在晶體中，原子排列最密集的晶面間的距離最小，所以滑移最困難。（×）6孿生變形所需要的切應(yīng)力要比滑移變形所需要的切應(yīng)力小得多。（×）7．金屬的加工硬化是指金屬冷塑性變形后強(qiáng)度和塑性提高的現(xiàn)象。（×）8單晶體主要變形的方式是滑移，其次是孿生。（√）9．細(xì)晶粒金屬的強(qiáng)度高，塑性也好。（√）10．反復(fù)彎折鐵絲，鐵絲會越來越硬，最后會斷裂。（√）11．噴丸處理能顯著提高材料的疲勞強(qiáng)度。（√）12．晶體滑移所需的臨界分切應(yīng)力實(shí)測值比理論值小得多。（√）13．晶界處滑移的阻力最大。(√)14．滑移變形的同時(shí)伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動，因此，隨變形度的增加，不僅晶格位向要發(fā)生變化，而且晶格類型也要發(fā)生變化。(×)15．滑移變形不會引起晶格位向的改變，而孿生變形則要引起晶格位向的改變。(√)16．面心立方晶格一般不會產(chǎn)生孿生變形；密排六方晶格金屬因滑移系少，主要以孿生方式產(chǎn)生變形。(√)(三)選擇題1．能使單晶體產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力為(B)A．正應(yīng)力B．切應(yīng)力2．面心立方晶體受力時(shí)的滑移方向?yàn)?B)A<111>B<110>C<100>D<112>3．體心立方與面心立方晶格具有相同的滑移系，但其塑性變形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向較體心立方晶格的滑移方向(B)A．少B．多C相等D．有時(shí)多有時(shí)少4．冷變形時(shí)，隨著變形量的增加，金屬中的位錯(cuò)密度(A)。A．增加B降低C無變化D．先增加后降低5．鋼的晶粒細(xì)化以后可以(D)。A．提高強(qiáng)度B提高硬度C提高韌性D．既提高強(qiáng)度硬度，又提高韌性6．加工硬化現(xiàn)象的最主要原因是(B)。A．晶粒破碎細(xì)化B位錯(cuò)密度增加C晶粒擇優(yōu)取向D．形成纖維組織7．面心立方晶格金屬的滑移系為(B)。A．<111>｛110｝B．<110>｛111｝C．<100>｛110｝D．<100>｛111｝

(四)問答題1、何謂加工硬化？產(chǎn)生的原因及消除的方法是什么？加工硬化有何意義？答：塑性變形中隨變形程度增加，金屬強(qiáng)硬度增加而塑韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化；加工硬化產(chǎn)生的原因：塑性變形引起的位錯(cuò)密度的增加，導(dǎo)致大量位錯(cuò)間交互作用，互為阻礙，使位錯(cuò)運(yùn)動阻力增大，變形抗力增加；消除方法：再結(jié)晶退火加工硬化的意義：強(qiáng)化機(jī)制；使塑性變形均勻2、（1）列舉4種強(qiáng)化金屬和合金的方法；（2）指出晶粒大小對材料的機(jī)械性能影響的特殊性？如何獲得細(xì)小的再結(jié)晶晶粒？答：(1)固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化(2)在常溫條件下，晶粒愈細(xì)小，金屬的強(qiáng)硬度愈高，塑韌性亦愈好。但高溫下晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)，晶粒細(xì)小強(qiáng)度反而下降，但晶粒過于粗大會降低塑性，故須采取適當(dāng)粗的晶粒度。細(xì)化再結(jié)晶晶粒的措施：(1)控制變形度：首先須避開臨界變形度，臨界變形度之外，變形度越大晶粒越細(xì)；(2)控制變形溫度：變形溫度越低，晶粒越細(xì)?。?3)細(xì)化原始晶粒尺寸；(4)原始組織中保留一定量合金元素或雜質(zhì)原子等。3拉制半成品銅絲的過程如圖所示，試?yán)L出不同階段的組織與性能變化示意圖，并加以解釋。δδHBσb4金屬Ag經(jīng)大變形量(70％)冷加工后，試樣一端浸入冰水中，一端加熱至0.9Tm，過程持續(xù)1小時(shí)，然后將試樣冷至室溫。試畫出沿試樣長度的組織與硬度分布曲線，并簡要說明之。答：Ⅰ.溫度T<T再，僅回復(fù)，硬度略有下降；II.隨T↑，再結(jié)晶，硬度大大↓，且隨T↑，再結(jié)晶的體積％↑，HB↓；Ⅲ.隨溫度↑，晶粒長大，晶界對位錯(cuò)運(yùn)動阻礙↓，故HB進(jìn)—步↓。TT00.9TmT再HRCⅠⅡⅢδ5、低碳鋼(0．1％C)板經(jīng)大變形量冷軋后，進(jìn)行了再結(jié)晶退火，對其進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸至延伸率為8％時(shí)卸載，若：(1)卸載后立即拉伸；(2)卸載后室溫下放置10天后拉伸；(3)卸載后700℃(4)卸載后在900℃試分別畫出上述4種情況下的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，并簡要說明之。答：（1）卸載后立即拉伸，溶質(zhì)原子來不及在位錯(cuò)附近聚集，故無釘扎作用，所以無上、下屈服點(diǎn)；且因加工硬化的作用，屈服強(qiáng)度較第一次拉伸時(shí)有所提高；（2）經(jīng)過室溫時(shí)效，溶質(zhì)原子在位錯(cuò)附近聚集又形成氣團(tuán)，釘扎位錯(cuò)，需要在較高應(yīng)力下才能屈服；一旦溶質(zhì)原子脫釘，應(yīng)力將下降，所以有上、下屈服點(diǎn)。同樣，由于加工硬化的作用，屈服強(qiáng)度較第一次拉伸時(shí)有所提高；（3）對低碳鋼，ε＝8％接近臨界變形量，因此在700℃（4）900℃第六章回復(fù)與再結(jié)晶(一)填空題1.金屬再結(jié)晶的前提是金屬的塑性變形（或加工硬化），它與重結(jié)晶的主要區(qū)別是晶格類型不變。2.金屬的最低再結(jié)晶溫度是指開始出現(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象時(shí)的最低溫度，它與熔點(diǎn)的大致關(guān)系是T再≈0.4T熔。3鋼在常溫下的變形加工稱冷加工，鉛在常溫下的變形加工稱熱加工。4．回復(fù)是冷變形后的金屬在加熱溫度不高時(shí)，其光學(xué)組織未發(fā)生明顯改變時(shí)所產(chǎn)生的某些亞結(jié)構(gòu)和性能的變化過程。再結(jié)晶是冷變形金屬在低于Ac1的較高溫度下，通過新晶核的形成與長大，由畸變晶粒變?yōu)橄嗤Ц耦愋偷臒o畸變等軸晶粒的過程。5．臨界變形量的定義是把對應(yīng)得到特別粗大晶粒的變形度，通常臨界變形量約在2%~10%范圍內(nèi)。6金屬板材深沖壓時(shí)形成制耳是由于形變織構(gòu)造成的。7．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得知，純鐵的最低再結(jié)晶溫度為T再≈0.31T熔。(二)判斷題1．金屬的預(yù)先變形越大，其開始再結(jié)晶的溫度越高。（×）2．變形金屬的再結(jié)晶退火溫度越高，退火后得到的晶粒越粗大。（√）3．金屬的熱加工是指在室溫以上的塑性變形過程。（×）4．金屬鑄件不能通過再結(jié)晶退火來細(xì)化晶粒。（√）5．再結(jié)晶過程是形核和核長大過程，所以再結(jié)晶過程也是相變過程。（×）；6從金屬學(xué)的觀點(diǎn)看，凡是加熱以后的變形為熱加工，反之不加熱的變形為冷加工。（×）7在一定范圍內(nèi)增加冷變形金屬的變形量，會使再結(jié)晶溫度下降。(√)8．凡是重要的結(jié)構(gòu)零件一般都應(yīng)進(jìn)行鍛造加工。（√）9．在冷拔鋼絲時(shí)，如果總變形量很大，中間需安排幾次退火工序。(√)10．從本質(zhì)上講，熱加工變形不產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，而冷加工變形會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。這是兩者的主要區(qū)別。(×)(三)選擇題1．變形金屬在加熱時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶過程是一個(gè)新晶粒代替舊晶粒的過程，這種新晶粒的晶型(A)。A．與變形前的金屬相同B與變形后的金屬相同C與再結(jié)晶前的金屬相同D．形成新的晶型2．金屬的再結(jié)晶溫度是(B)A．一個(gè)確定的溫度值B．一個(gè)溫度范圍C一個(gè)臨界點(diǎn)D．一個(gè)最高的溫度值3．為了提高大跨距銅導(dǎo)線的強(qiáng)度，可以采取適當(dāng)?shù)?A)。A．冷塑變形加去應(yīng)力退火B(yǎng)冷塑變形加再結(jié)晶退火C熱處理強(qiáng)化D．熱加工強(qiáng)化4下面制造齒輪的方法中，較為理想的方法是(C)。A用厚鋼板切出圓餅再加工成齒輪B用粗鋼棒切下圓餅再加工成齒輪C由圓鋼棒熱鍛成圓餅再加工成齒輪D由鋼液澆注成圓餅再加工成齒輪5．下面說法正確的是(C)。A冷加工鎢在1000℃發(fā)生再結(jié)晶B鋼的再結(jié)晶退火溫度為C冷加工鉛在0℃也會發(fā)生再結(jié)晶D冷加工鋁的T再≈0.4Tm＝0.4X660℃6下列工藝操作正確的是(B)。A用冷拉強(qiáng)化的彈簧絲繩吊裝大型零件淬火加熱時(shí)入爐和出爐B用冷拉強(qiáng)化的彈簧鋼絲作沙發(fā)彈簧C室溫可以將保險(xiǎn)絲拉成細(xì)絲而不采取中間退火D鉛的鑄錠在室溫多次軋制成為薄板，中間應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火7冷加工金屬回復(fù)時(shí)，位錯(cuò)(C)。A．增加B．大量消失C．重排D不變8在相同變形量情況下，高純金屬比工業(yè)純度的金屬(A)。A．更易發(fā)生再結(jié)晶B．更難發(fā)生再結(jié)晶C更易發(fā)生回復(fù)D．更難發(fā)生回復(fù)9在室溫下經(jīng)軋制變形50％的高純鉛的顯微組織是(C)。A．沿軋制方向伸長的晶粒B．纖維狀晶粒C等軸晶粒D．帶狀晶粒(四)問答題1用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件入爐，并隨工件一起加熱至1000答：主要是因?yàn)槔淅摻z繩隨工件一起加熱至1000℃后，冷拉鋼絲繩經(jīng)歷了回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長大過程，其強(qiáng)度大大降低，從而造成鋼絲繩發(fā)生斷裂2．當(dāng)把鉛鑄錠在室溫下經(jīng)多次軋制成薄鉛板時(shí)，需不需要進(jìn)行中間退火?為什么?答：不需要中間退火，因?yàn)殂U鑄錠在室溫下軋制屬于熱加工，它會發(fā)生邊加工邊再結(jié)晶的軟化過程。3．用冷拔鋼絲纏繞的螺旋彈簧，經(jīng)低溫加熱后，其彈力要比未加熱的好，這是為什么?答：冷拔鋼絲經(jīng)低溫加熱后，發(fā)生了回復(fù)過程，儲存能部分消除；宏觀內(nèi)應(yīng)力基本消除，微觀內(nèi)應(yīng)力也消除一部分。4．在室溫下對鉛板進(jìn)行彎折，你會感到越彎越硬，但稍隔一會兒再行彎折，你會發(fā)現(xiàn)鉛板又像初時(shí)一樣柔軟，這是什么原因?答：發(fā)生了回復(fù)和再結(jié)晶過程，使應(yīng)力、儲存能得以消除。5．三個(gè)低碳鋼試樣變形度為5％，15％，30％，如果將它們加熱至800℃，指出哪個(gè)產(chǎn)生粗晶粒?為什么答：變形度為5％產(chǎn)生粗晶粒，因?yàn)榻饘俚呐R界變形度為2%~10%，當(dāng)鋼的變形度為5％時(shí)，正好在臨界變形度范圍內(nèi)。第八章擴(kuò)散習(xí)題與思考題(一)選擇題1．菲克第一定律描述了穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特征，即濃度不隨(B)變化A距離B時(shí)間C溫度2原子擴(kuò)散的驅(qū)動力是(B)A組元的濃度梯度B組元的化學(xué)勢梯度C溫度梯度（二）問答題1何謂擴(kuò)散，擴(kuò)散的本質(zhì)是什么？固態(tài)擴(kuò)散有哪些種類?答：擴(kuò)散指物質(zhì)中原子或分子通過無規(guī)運(yùn)動導(dǎo)致宏觀遷移與傳質(zhì)的現(xiàn)象。擴(kuò)散的本質(zhì)指大量原子不斷克服原子之間能壘，躍遷到鄰近位置，實(shí)現(xiàn)宏觀的物質(zhì)遷移過程。固態(tài)擴(kuò)散主要有兩種：空位擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散。2何謂上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散?試舉例說明之。①下坡擴(kuò)散：沿濃度降低的方向擴(kuò)散，即原子由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。如：不均勻固溶體（鑄件）均勻化過程、滲碳等。②上坡擴(kuò)散：沿濃度升高的方向擴(kuò)散，即原子由低濃度區(qū)向高濃度區(qū)擴(kuò)散。如：奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w時(shí)碳由低濃度的奧氏體向高濃度的滲碳體擴(kuò)散3固態(tài)金屬中要發(fā)生擴(kuò)散必須滿足哪些條件。答：①存在擴(kuò)散驅(qū)動力——熱力學(xué)條件梯度：化學(xué)位(主要）、溫度、應(yīng)力、電場、磁場等②擴(kuò)散原子與基體有固溶性——前提條件③足夠高溫度——?jiǎng)恿W(xué)條件④足夠長時(shí)間——宏觀遷移的動力學(xué)條件4滲碳是將零件置于滲碳介質(zhì)中使碳原子進(jìn)入工件表面，然后以下坡擴(kuò)散的方式使碳原子從表層向內(nèi)部擴(kuò)散的熱處理方法。試問：(1)溫度高低對滲碳速度有何影響?(2)滲碳應(yīng)當(dāng)在r-Fe中進(jìn)行還是應(yīng)當(dāng)在α-Fe中進(jìn)行?（3）空位密度、位錯(cuò)密度和晶粒大小對滲碳速度有何影響？答：(1)溫度越高，滲碳速度越快，反之，滲碳速度越慢。(2)雖然Dα-Fe≈163Dγ-Fe，但是鋼在滲碳時(shí)仍然在r-Fe中進(jìn)行。原因是溫度高有利于原子的擴(kuò)散；還有γ-Fe的溶碳能力》α-Fe。（3）空位密度和位錯(cuò)密度越大則滲碳速度越快；晶粒越小滲碳速度越快。因?yàn)榭瘴幻芏群臀诲e(cuò)密度越大，晶界越多，晶格畸變能越大，原子擴(kuò)散所需激活能越小，原子就越容易遷移。第九章熱處理原理(一)填空題1起始晶粒度的大小決定于成分及冶煉條件。2在鋼的各種組織中，馬氏體的比容最大，而且隨著w(C)的增加而增加。3．板條狀馬氏體具有高的強(qiáng)度和硬度及一定的塑性與韌性。它的強(qiáng)度與奧氏體碳含量有關(guān)，馬氏體板條群越細(xì)（或尺寸越小）則強(qiáng)度越高。4.淬火鋼低溫回火后的組織是低碳過飽和鐵素體和粒狀碳化物ε—FexC(x≈2.4)；中溫回火后的組織是回火屈氏體，一般用于高彈性的結(jié)構(gòu)件；高溫回火后的組織是回火索氏體，用于要求足夠高的強(qiáng)度及高的塑韌性的零件。5．鋼在加熱時(shí)，只有珠光體中出現(xiàn)了濃度起伏和結(jié)構(gòu)起伏時(shí)，才有了轉(zhuǎn)變成奧氏體的條件，奧氏體晶核才能形成。6．馬氏體的三個(gè)強(qiáng)化包括固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化強(qiáng)化、時(shí)效（沉淀）強(qiáng)化。7．第二類回火脆性主要產(chǎn)生于含Mn、、Cr、Ni等合金元素的鋼中，其產(chǎn)生的原因是鋼中晶粒邊界偏聚的雜質(zhì)元素增加的結(jié)果，這種脆性可用快冷來防止，此外在鋼中加入W和Mo及形變（亞溫回火）熱處理等方法也能防止回火脆性。8．共析鋼加熱至稍高于727℃時(shí)將發(fā)生P→A的轉(zhuǎn)變，其形成過程包括A的形核、A的長大、剩余滲碳體的溶解和A成分均勻化9根據(jù)共析鋼轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的不同，可將C曲線分為珠光體、貝氏體、馬氏體三個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)。10根據(jù)共析鋼相變過程中原子的擴(kuò)散情況，珠光體轉(zhuǎn)變屬于擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，貝氏體轉(zhuǎn)變屬于半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變屬于非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。11．馬氏體按其組織形態(tài)主要分為片（針）狀馬氏體和板條狀馬氏體兩種。其中板條狀馬氏體的韌性較好。12．馬氏體按其亞結(jié)構(gòu)主要分為胞狀亞結(jié)構(gòu)和孿晶亞結(jié)構(gòu)兩種。13．貝氏體按其形成溫度和組織形態(tài)，主要分為上貝氏體和下貝氏體兩種。14．珠光體按其組織形態(tài)可分為片狀珠光體和粒狀珠光體；按片間距的大小又可分為珠光體、索氏體和托氏體。15、描述過冷奧氏體在A1點(diǎn)以下相轉(zhuǎn)變產(chǎn)物規(guī)律的曲線有TTT和CCT兩種；對比這兩種曲線可看出，前者指示的轉(zhuǎn)變溫度比后者高一些，轉(zhuǎn)變所需的時(shí)間前者比后者短一些，臨界冷卻速度前者比后者大。16、當(dāng)鋼發(fā)生奧氏體向馬氏體組織的轉(zhuǎn)變時(shí)，原奧氏體中w(c)越高，則Ms點(diǎn)越低，轉(zhuǎn)變后的殘余奧氏體量越多。17鋼的淬透性越高，則臨界冷卻速度越?。黄銫曲線的位置越靠右。18、在過冷A等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中，P和T的主要相同點(diǎn)是：都是共析體（F+層片狀Fe3C）不相同點(diǎn)是：T的層片間距較小。19、用光學(xué)顯微鏡觀察，上B的組織特征呈（羽毛）狀，而下B則呈（黑色針）狀。（二)判斷題1．相變時(shí)新相的晶核之所以易在母相的晶界上首先形成，是因?yàn)榫Ы缣幠芰扛?。（√?．隨奧氏體中W(C)的增高，馬氏體轉(zhuǎn)變后，其中片狀馬氏體減少，板條狀馬氏體增多。（×）3．第一類回火脆性是可逆的，第二類回火脆性是不可逆的。（×）4．馬氏體降溫形成時(shí)，馬氏體量的不斷增加不是依靠原有的馬氏體長大，而是不斷形成新的馬氏體。（√）5．鋼經(jīng)加熱奧氏體化后，奧氏體中碳與合金元素的含量與鋼中碳及合金元素的含量是相等的。（×）6．所謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，就是一種在任何加熱條件下晶粒均不粗化的鋼。（×）7．當(dāng)把亞共析鋼加熱到Ac1和Ac3之間的溫度時(shí)，將獲得由鐵素體與奧氏體構(gòu)成的兩組織，在平衡條件下，其中奧氏體的w(C)總是大于鋼的w(C)。（√）8．馬氏體是C在a-Fe中所形成的過飽和固溶體，當(dāng)發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變時(shí)，體積發(fā)生收縮。（×）9鋼在奧氏體化時(shí)，若奧氏體化溫度愈高，保溫時(shí)間愈長，則過冷奧氏體愈穩(wěn)定，C曲線愈靠左。(×)10、當(dāng)共析成分的A在冷卻發(fā)生P轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度越低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織越粗。（×）(三)選擇題1鋼在淬火后所獲得馬氏體組織的粗細(xì)主要取決于B。A．奧氏體的本質(zhì)晶粒度B．奧氏體的實(shí)際晶粒度C奧氏體的起始晶粒度D．珠光體和鐵素體的原始晶粒度2．高碳片狀馬氏體脆性較大的原因是A。A．有顯微裂紋存在B．固溶度太高C殘余奧氏體存在于馬氏體片間界處D．轉(zhuǎn)變不完全3．低碳板條馬氏體中板條群的大小決定于C。A．冷卻速度的大小B．奧氏體w(C)多少C奧氏體晶粒的大小D．以上都不是4在淬火鋼中w(C)增加到0．6％以后，隨w(C)增加硬度不再繼續(xù)增加，這是因?yàn)锳A隨w(C)的增加殘余奧氏體的量增多的關(guān)系B．隨w(C)增加片狀馬氏體的量增多的關(guān)系C隨w(C)增加淬火內(nèi)應(yīng)力增大的關(guān)系D．隨w(C)增加非馬氏體量減少的關(guān)系5．若鋼中加入合金元素能使C曲線左移，則將使淬透性BA．提高B．降低C不改變D．對小試樣提高，對大試樣則降低6在過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的鼻尖處，孕育期最短，此處BA．過冷奧氏體穩(wěn)定性最好，轉(zhuǎn)變速度最快B過冷奧氏體穩(wěn)定性最差，轉(zhuǎn)變速度最快C過冷奧氏體穩(wěn)定性最差，轉(zhuǎn)變速度最慢D過冷奧氏體穩(wěn)定性最好，轉(zhuǎn)變速度最慢7鋼進(jìn)行奧氏體化的溫度愈高，保溫時(shí)間愈長則BA．過冷奧氏體愈穩(wěn)定，C曲線愈靠左B．過冷奧氏體愈穩(wěn)定，C曲線愈靠右C過冷奧氏體愈不穩(wěn)定，C曲線愈靠左D．過冷奧氏體愈不穩(wěn)定，C曲線愈靠右8上貝氏體和下貝氏體的機(jī)械性能相比較，DA．兩者具有較高的強(qiáng)度和韌性B．兩者具有很低的強(qiáng)度和韌性C上貝氏體具有較高強(qiáng)度和韌性D．下貝氏體具有較高強(qiáng)度和韌性9．過共析鋼加熱到Ac1一Accm之間時(shí)，則AA．奧氏體的w(C)小于鋼的w(C)B奧氏體的w(C)大于鋼的w(C)C奧氏體的w(C)等于鋼的w(C)D．無法判斷兩者w(C)的關(guān)系(四)問答題1、M的本質(zhì)是什么？它的硬度為什么很高？是什么因素決定了它的脆性？答：M的本質(zhì)是C在α-Fe中的過飽和固溶體。相變強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化高碳M的脆性大，是由于其C的過飽和度大，則內(nèi)應(yīng)力大造成。另外，孿晶結(jié)構(gòu)增加了其脆性。2、為什么馬氏體的塑性和韌性與其碳含量（或形態(tài)）密切相關(guān)？高碳馬氏體由于過飽和度大、內(nèi)應(yīng)力高和存在孿晶結(jié)構(gòu)，所以硬而脆，塑性、韌性極差，但晶粒細(xì)化得到的隱晶馬氏體卻有一定的韌性。而低碳馬氏體，由于過飽和度小，內(nèi)應(yīng)力低和存在位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，則不僅強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好。熱處理方式組織a水淬M＋A殘b分級淬火M＋A殘c油淬S+T＋M＋A殘d等溫淬火B(yǎng)下＋A殘e正火P+Sf退火Pg等溫退火P

3、

直徑為10mm的共析鋼小試樣加熱到相變點(diǎn)A1以上30℃，用圖1-82所示的冷卻曲線進(jìn)行冷卻，分析其所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方法。

答：4、有一根長2米直徑20mm的實(shí)心T12鋼圓棒，不均勻加熱，加熱后棒料溫度如圖所示，假設(shè)各段冷卻介質(zhì)如表所示，請?jiān)诟鞫沃刑钊胂鄳?yīng)的相組織，并分析其力學(xué)性能。ABCD1000℃750℃700℃ABCD水冷粗M+A殘M+A殘P+Fe3CIIP+Fe3CII油冷粗T+M+Fe3CII+A殘T+M+Fe3CII+A殘P+Fe3CIIP+Fe3CII爐冷粗P+Fe3CII網(wǎng)P+Fe3CIIP+Fe3CIIP+Fe3CII空冷粗P+Fe3CIIS+Fe3CIIP+Fe3CIIP+Fe3CII5、試比較索氏體和回火索氏體，托氏體和回火托氏體，馬氏體和回火馬氏體之間在形成條件、組織形態(tài)、性能上的主要區(qū)別。答：馬氏體回火馬氏體形成條件230～－50淬火后低溫回火150～250℃以上組織形態(tài)碳在α－Fe中過飽和的固溶體，形態(tài)為片狀或板條狀由過飽和的α相與其共格的ε－Fe2.4C組成，形態(tài)保留原M形狀性能高碳片狀M，硬度（64～66HRC）、脆性大，塑性、韌性差。低碳板條狀M，硬度（30～50HRC），塑性韌性較高由于需低溫淬火的都為高碳鋼，故保持淬火M的高硬度（58～62HRC)高耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性。1、說明下列符號的物理意義及加熱速度、冷卻速度對它們的影響：Ac1、Ar1、Ar3、Ac3、Accm、Arcm答：Ac1——加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ar1——冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ar3——冷卻時(shí)奧氏體開始析出先共析鐵素體的溫度Ac3——加熱時(shí)鐵素體全部溶入奧氏體的終了溫度Accm——加熱時(shí)二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度Arcm——冷卻時(shí)奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度冷卻速度越大，以上臨界溫度偏離平衡位置越大。2、今有40鋼坯（平衡組織）從室溫緩慢加熱到1000℃保溫，詳述其在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變過程。知Ac1＝724℃，Ac3＝答：加熱溫度低于Ac1＝724℃時(shí)，組織不變；加熱溫度大于724℃后珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，溫度在724~790℃時(shí)，組織為A+F；加熱溫度大于7