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1、材料科学基础C小考 1 一 名词解释 马氏体固溶体固溶强化调质处理变质处理细晶强化莱氏体退火正火冷处理 2 二 填空 40个空 1 布拉菲点阵共有种 归纳为个晶系 面心立方结构单个晶胞中的原子数为 密排六方结构单个晶胞中的原子数为 2 金属结晶的热力学条件是 结构条件是 保证晶体生长的动力学条件是 3 晶粒的大小对金属的性能有很大的影响 细化结晶晶粒度的常用方法有 4 共析钢奥氏体的形成过程分为四个阶段 依次为 5 钢中马氏体的两种基本形态为 含碳量较高时 马氏体呈 晶格 奥氏体含碳量越高 Ms越 马氏体的硬度主要取决于 3 6 几乎所有的合金元素溶入奥氏体都会使C 曲线 移 临界冷却速度 淬
2、透性 7 固溶体的晶格类型与 相同 铁素体具为 结构 奥氏体具为 结构 渗碳体具为 结构 8 冷变形金属在退火过程中 随着温度的升高 依次会发生 和 三个过程 9 在铁碳合金中 随着碳含量的增加 渗碳体的相对量 渗碳体作为一种组织有五种形式 分别称为 10 按位错线与柏氏矢量之间的关系 晶体中的位错可分为 和 三大类 单位长度位错的能量与 成正比 4 三 判断题1 二元合金的二相平衡转变是在恒温下进行的 三元合金的三相平衡转变是在恒温下进行的 2 随着含碳量的增加铁碳合金的强度 硬度始终是增加的 3 热处理强化只适用于固态下发生相变的材料 不发生固态相变的材料不能用热处理来强化 4 只有共析钢
3、中才能发生共析转变 共晶铸铁中才能发生共晶转变 5 在金属晶体中 原子排列最紧密的晶面间的距离最小 所以这些晶面间难以发生滑移 6 水中淬火比油中淬火的淬透性高 5 7 从扩散的角度讲 珠光体转变是扩散型转变 马氏体转变是非扩散型转变 8 置换固溶体较间隙固溶体的固溶强化效果大 9 冷变形金属再结晶退火后 晶粒形状和晶格结构都发生了很大变化 所以性能发生了突变 10 钢中的碳含量越高 则正常淬火温度越高 四 简要回答1 为什么晶粒越细钢的强度 硬度越高并且塑性 韧性越好 2 塑性变形对金属的组织和性能有何影响 3 为什么钢淬火后要回火 回火后组织和性能有哪些变化 6 五 根据A B二元相图1
4、写出图中的液相线 固相线 和 相的溶解度曲线 所有的两相区及三相恒温转变线 2 平衡凝固时 计算A 25B wt 合金 y y线 凝固后初晶 相在铸锭中的相对量 3 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图 7 六 根据A B C三元共晶投影图 分析合金O的结晶过程 绘出冷却曲线和室温下的组织示意图 并求出结晶完成后的组织组成物和相组成物的含量 作出Bb变温截面 8 七 画共析钢TTT曲线上并给出获得下列组织的冷却方式 1 P 2 B下 3 B下 M A 4 P B M A 5 M A 以上为全部试题 9 试题参考解答 10 一 名词解释 马氏体 过冷奥氏体在较低温下通过切变进行点阵重构 而无成
5、分变化的非扩散型转变产物 钢中马氏体实际上是碳在 Fe中的过饱和间隙固溶体 固溶体 晶体结构与组成合金的某一组元的晶体结构相同的合金相 固溶强化 通过形成固溶体使材料强度 硬度提高 而塑性 韧性有所下降的现象 调质处理 淬火加高温回火相结合的热处理工艺 变质处理 在浇铸前向液态金属中加入形核剂 促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒的方法 细晶强化 通过细化晶粒增加晶界提高强度的方法 莱氏体 铁碳合金共晶转变形成的奥氏体和渗碳体两相混合物 11 退火 将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度 保温以后随炉缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺 正火 将钢加热到Ac1或Accm以上适当温度 保温以后
6、在空气中冷却得到珠光体类型组织的热处理工艺 冷处理 为减少残余奥氏体 淬火冷至室温之后继续冷却到零度以下 使残余奥氏体继续转变为马氏体的冷却方法 12 二 填空 40个空 1 布拉菲点阵共有14种 归纳为7个晶系 面心立方结构单个晶胞中的原子数为4 密排六方结构单个晶胞中的原子数为6 2 金属结晶的热力学条件是过冷 结构条件是结构起伏 保证晶体生长的动力学条件是形核功 3 晶粒的大小对金属的性能有很大的影响 细化结晶晶粒度的常用方法有 增大过冷度 变质处理 搅拌 4 共析钢奥氏体的形成过程分为四个阶段 依次为奥氏体形核 奥氏体长大 残余渗碳体溶解 奥氏体均匀化 5 钢中马氏体的两种基本形态为板
7、条马氏体 片状马氏体 含碳量较高时 马氏体呈体心正方晶格 奥氏体含碳量越高 Ms越低 马氏体的硬度主要取决于马氏体含碳量 13 6 几乎所有的合金元素溶入奥氏体都会使C 曲线右移 临界冷却速度减小 淬透性提高 7 固溶体的晶格类型与溶剂相同 铁素体具为bcc结构 奥氏体具为fcc结构 渗碳体具有复杂正交结构 8 冷变形金属在退火过程中 随着温度的升高 依次会发生回复 再结晶和晶粒长大三个过程 9 在铁碳合金中 随着碳含量的增加 渗碳体的相对量增加 碳体作为一种组织有五种形式 分别称为共晶渗碳体 共析渗碳体 一次渗碳体 二次渗碳体 三次渗碳体 10 按位错线与柏氏矢量之间的关系 晶体中的位错可分
8、为刃型位错 螺型位错和混合型位错三大类 单位长度位错的能量与Gb2成正比 14 三 判断题1 二元合金的二相平衡转变是在恒温下进行的 三元合金的三相平衡转变是在恒温下进行的 2 随着含碳量的增加铁碳合金的强度 硬度始终是增加的 3 热处理强化只适用于固态下发生相变的材料 不发生固态相变的材料不能用热处理来强化 4 只有共析钢中才能发生共析转变 共晶铸铁中才能发生共晶转变 5 在金属晶体中 原子排列最紧密的晶面间的距离最小 所以这些晶面间难以发生滑移 6 水中淬火比油中淬火的淬透性高 15 7 从扩散的角度讲 珠光体转变是扩散型转变 马氏体转变是非扩散型转变 8 置换固溶体较间隙固溶体的固溶强化
9、效果大 9 冷变形金属再结晶退火后 晶粒形状和晶格结构都发生了很大变化 所以性能发生了突变 10 钢中的碳含量越高 则正常淬火温度越高 四 简要回答1 为什么晶粒越细钢的强度 硬度越高并且塑性 韧性越好 答 晶粒越细 晶界总面积越多 晶界阻碍位错运动 提高塑性变形抗力 所以强度 硬度越高 晶粒越细小 晶界越曲折 变形越均匀 应力集中越小 断裂前可发生较大变形 即塑性好 强度和塑性同时提高 故韧性也提高 16 2 塑性变形对金属的组织和性能有何影响 答 晶粒形状发生变化 沿变形方向压扁或拉长 以致形成纤维组织 形成变形织构和变形孪晶 产生加工硬化 造成残余内应力 理化性能发生变化 3 为什么钢淬
10、火后要回火 回火后组织和性能有哪些变化 答 回火可以消除内应力 稳定组织 调整性能 依回火温度的高低 淬火马氏体可转化为M回 T回 S回 随回火温度提高 强度 硬度下降 塑性 韧性提高 17 五 根据A B二元相图1 写出图中的液相线 固相线 和 相的溶解度曲线 所有的两相区及三相恒温转变线 2 平衡凝固时 计算A 25B wt 合金 y y线 凝固后初晶 相在铸锭中的相对量 3 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图 答 1 液相线 TATETB 固相线 TAF GTB 固溶度曲线 GI FH 两相区为L L 如图 三相恒温线为FTEG L L 18 2 运用杠杆定律 W 45 25 45
11、20 80 3 冷却曲线及室温组织示意图如下 19 六 根据A B C三元共晶投影图 分析合金O的结晶过程 绘出冷却曲线和室温下的组织示意图 并求出结晶完成后的组织组成物和相组成物的含量 作出Bb变温截面 20 解 用冷却曲线分析结晶过程 如图 L L B L B C 计算相对量 结晶过程 0 t T 组织 21 相 22 变温截面 b B L B L C A B C L L B C L A C 23 七 画共析钢TTT曲线上并给出获得下列组织的冷却方式 1 P 2 B下 3 B下 M A 4 P B M A 5 M A 温度 时间t A1 A A冷 Ms M A残 1 5 2 4 4 3 24 25 26 27 28 29 30 31 32 七 图为某三元固态互不溶解共晶系的投影图 当成分为F的材料从高温液相冷却到室温的过程中 画出冷却曲线及标明可能的反应 列出计算初晶A相相对含量的公式 指出二元共晶线和三元共晶点 33
