材料科学基础(课后习题讲解)

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1、金属热处理原理与工艺习题讲解11-3固态相变时形成新相的形状与过冷度大小有何关系？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金属固态相变有哪些主要特征？那些因素构成相变阻力？那些因素

2、构成相变驱动力？金属固态相变有哪些主要特征新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊）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）相变阻力大（应变能的产生）母相晶体缺陷的促进作用易出现过渡相原子迁移率低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？均匀形核：新旧相的体积自由能差ΔGv非均匀形核：ΔGv和ΔGd（缺陷消失释放能）1-4-1固态相变均匀形核的驱动力是（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

3、什么地方优先形核？为什么？界面两侧两相的碳含量相差很大（0.0218%和6.69%），因此在界面上碳浓度分布很不均匀，比较容易满足成分起伏；界面两侧晶体结构相差较大，原子排列不规则，原子的活动能力较强，比较容易满足结构起伏；界面上原子排列不规则，位错等晶体学缺陷密度较大，处于能量较高的状态，比较容易满足能量起伏；同时新相晶核形成时，可以使部分晶体学缺陷消失，使系统的能量进一步下降，因此在相界面处是奥氏体形核的首选位置。在铁素体和渗碳体相界上优先形核的原因，可做如下的解释：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

4、）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为什么铁素体和渗碳体不能同时消失，而总有部分渗碳体剩余？按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于AC1温度，刚刚形成的奥氏体，靠近Cem的C浓度高于共析成分较少，而靠近F处的C浓度低于共析成分较多（即ES线的斜率较大，GS线的斜率较小）。所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的P刚刚形成的A的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。82-10为什么对奥氏体晶粒长

5、大及控制的研究对于热处理生产具有重要的意义？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；确定热处理的加热方式；确定热处理的加热温度和保温时间93-2试对珠光体片层间随转变温度的降低而减少做出定性的解释。珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下降时，过冷度ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以片层间距离S与ΔT成反比关系。原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大

6、，而使表面能增大，这时ΔGV不变，△GS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系。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？γ→α+Fe3C碳含量C%0.770.02186.69晶格类型面心立方体心立方复杂斜方珠光体的形成过程，包含着两个同时进行的过程：一个是碳的扩散，以生成高碳的渗碳体和低碳的铁素体；另一个是晶体点阵的重构，由面心立方的奥氏体转变为体心立方点阵的铁素体和复杂单斜点阵的渗碳体。113-17说明先共析铁素相不同形态及形成条件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

7、面，含碳量远离共析成分；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；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说明球化退火的目的，并解释常用的三种球化退火工艺。共析钢和过共析钢球化退火得到球状珠光体组织，具有低的硬度和高的塑性以便进行切削加工。133-27说明正火的目的和应用范围。为了获得最佳的切削加工性，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

8、硬度;消除过共析钢中的Fe3CⅡ（除网）。2.最终热处理:用于力学性能要求不高的普通零件。14