金属固态相变原理考试复习思考题.doc

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1、复习思考题1.复习思考题1．固态相变和液－固相变有何异同点？相同点：（1）都需要相变驱动力（2）都存在相变阻力（3）都是系统自组织的过程不同点：（1）液－固相变驱动力为自由焓之差△G相变，阻力为新相的表面能△G表，基本能连关系为：△G=△G相变+△G表，而固态相变多了一项畸变能△G畸，基本能连关系为：△G=△G相变+△G界面+△G畸（2）固态相变比液－固相变困难，需要较大的过冷度。2．金属固态相变有那些主要特征？相界面；位向关系与惯习面；弹性应变能；过渡相的形成；晶体缺陷的影响；原子的扩散。3.说明固态相变的驱动力和阻力？·在固态相变中，由于新旧相

2、比容差和晶体位向的差异，这些差异产生在一个新旧相有机结合的弹性的固体介质中，在核胚及周围区域内产生弹性应力场，该应力场包含的能量就是相变的新阻力—畸变自由焓△G畸。则有：△G=△G相变+△G界面+△G畸·式中△G相变一项为相变驱动力。它是新旧相自由焓之差。·当：△G相变=G新-G旧<0△G相变小于零,相变将自发地进行·(△G界面+△G畸)两项之和为相变阻力。·(1)界面能△G界面界面能σ由结构界面能σst和化学界面能σch组成。即：σ=σst+σch结构界面能是由于界面处的原子键合被切断或被削弱，引起了势能的升高，形成的界面能。（2）畸变能阻力—△

3、G畸4．为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相？过渡相的形成有利于降低相变阻力，5.晶体缺陷对固态相变有何影响？晶核在晶体缺陷处形核时，缺陷能将贡献给形核功，因此，晶体通过自组织功能在晶体缺陷处优先性核。晶体缺陷对形核的催化作用体现在：（1）母相界面有现成的一部分，因而只需部分重建。（2）原缺陷能将贡献给形核功，使形核功减小。（3）界面处的扩散比晶内快的多。（4）相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛。（5）溶质原子易于偏聚在晶界处，有利于提高形核率。6．扩散型相变和无扩散型相变各有那些特征？（1）扩散型相变原子迁移造成原有原子邻居关系的破坏

4、，在相变时，新旧相界面处，在化学位差驱动下，旧相原子单个而无序的，统计式的越过相界面进入新相，在新相中原子打乱重排，新旧相排列顺序不同，界面不断向旧相推移，此称为界面热激活迁移，是扩散激活能与温度的函数。新相与母相的化学成分不同。（2）无扩散型相变相变的界面推移速度与原子的热激活跃迁因素无关。界面处母相一侧的原子不是单个而无序的，统计式的越过相界面进入新相，而是集体定向的协同位移。界面在推移的过程中保持宫格关系。新相与母相的结构不同，化学成分相同态相变具有形核阶段？固态相变分为有核相变与无核相变，大多数固态相变都是有核相变，8．为什么金属固态相变复

5、杂多样？见4页。9．晶粒长大的驱动力?晶粒长大时界面移动方向与晶核长大时的界面移动方向有何不同？为什么？晶粒长大的驱动力：界面能或晶界能的降低。晶粒长大时界面移动方向与曲率中心相同，晶核长大时的界面移动方向与曲率中心相反。10．什么是自组织？自组织的条件是什么？如果系统在获得其空间结构，时间结构过程中没有特定的外界干预，而是一个自发的组织化，有序化，系统化的过程，称自组织。其条件是：（1）开放系统（2）远离平衡态（3）随机涨落（4）非线性相互作用72.复习思考题1．奥氏体的组织特征？奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在奥氏体晶粒内有孪晶。形成条件不同时

6、，也可以得到针状奥氏体晶粒，祥见88页。2．奥氏体的亚结构特点？3．奥氏体的形核地点。一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形成晶核。奥氏体晶核也可以在以往的粗大奥氏体晶界上（原始奥氏体晶界）形核并且长大，由于这样的晶界处富集较多的碳原子和其他元素，给奥氏体形核提供了有利条件。4．能使奥氏体成分均匀吗？为什么？奥氏体成分均匀是相对的，不均匀是绝对的。见89页。5．试说明临界点A1、A3、Acm与加热、冷却过程中的临界点之间有何关系？90-91页。6．何谓晶粒？晶粒为什么会长大？细化奥氏体晶粒的措施。见100,103页7．奥氏体晶粒异常长大的原因？为

7、什么出现混晶？如何控制？在原始奥氏体晶粒粗大的情况下，若钢以非平衡组织加热奥氏体化，在一定的加热条件下，新形成的奥氏体晶粒会继承和恢复原始粗大的奥氏体晶粒。若将这种粗大有续组织继续加热，延长保温时间，会使晶粒异常长大，造成混晶现象。（1)   采用退火或高温回火，消除非平衡组织，实现α相的再结晶，获得细小的碳化物颗粒和铁素体的整合组织。使针形奥氏体失去形成条件，可以避免组织遗传。采用等温退火比普通连续冷却退火好。采用高温回火时，多次回火为好，以便获得较为平衡的回火索氏体组织。(2)对于铁素体－珠光体的低合金钢，组织遗传倾向较小，可以正火校正过热组织

8、，必要时采用多次正火，细化晶粒。8．共析钢的奥氏体形成过程，为什么铁素体先消失，渗碳体最后溶解完毕？9．解释名词：奥氏体；