金属固态相变

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1、一问答题1. 金属固态相变时，新相与母相的界面可以形成那几种类型？共格界面，半共格界面，非共格界面2. 临界形核功的大小对新相形核有何影响？主要影响因素有那些？临界形核功越大越难形核，越小越容易形核。均匀形核AG= Gv+AGs+AGe,非均 匀形核AG= gvV+oS+EVAGd3. 什么事奥氏体的实际晶粒度和本质晶粒度，有何差异？本质晶粒度：根据标准实验条件，在93010 C,在保温足够时间（3-8小时）后测定 的钢种奥氏体晶粒的大小。实际晶粒度：指奥氏体晶粒长大到冷却转变开始时所得到的实际 晶粒尺寸。本质晶粒度表征了某种钢晶粒长大的趋势，一般材料定，本质晶粒度也定。而实 际晶粒度是指实际

2、热处理规程中所得到的奥氏体的大小，和材料加热规程等多种因素有关4. 什么事组织遗传，产生原因，如何预防？原始组织为马氏体或贝氏体的钢在加热转变时使原来粗大奥氏体晶粒恢复原状的现象称 为组织遗传。组织遗传首先与原始组织有关，有一种观点认为快速加热时所发生的是逆变， 即通过马氏体转变为奥氏体，使原奥氏体组织得到完全恢复。另一种观点认为存在于板条马 氏体边缘的残余奥氏体起了作用。预淬火后先进行一次回火，则再次快速加热时将不出现组 织遗传。5. 珠光体有哪两种组织形态，形成过程有何区别？珠光体分为片状和粒状珠光体两种。奥氏体晶界上形成渗碳体晶核，形核长大时将从周围 奥氏体中吸取碳原子而使周围出现贫碳奥

3、氏体区，在贫碳奥氏体区中将形成铁素体核，同样 铁素体核也最容易在渗碳体两侧的奥氏体晶界上形成。在渗碳体两侧形成铁素体核以后，已 经形成的铁素体片就不可能再向两侧长大，而只能向纵向发展，长成片状。在奥氏体境界形 成的渗碳体晶核向晶内长大将形成片状珠光体。在奥氏体晶粒内形成的渗碳体核向四周长大 将形成粒状珠光体。6. 什么是淬火钢的回火脆性（回火脆性的现象，类型，产生原因）？淬火钢在某些温度区间回火产生的脆性称为回火脆性。现象：随回火温度的升高，强度和 硬度的降低，钢的冲击韧度并不总是单调上升，而是在300-350度之间以及450-650度之间 出现两个低谷，在这两个温度范围内回火，虽然硬度有所下

4、降，但冲击韧性并不提高，反而 显著下降。其类型分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。第一类回火脆性主要是由于马氏 体分解所形成的x-Fe3C片状碳化物沿板条状马氏体的条界束界和群界或在马氏体的孪晶带 和原奥氏体晶界上析出所导致。第二类回火脆性是由于磷、锡、锑和砷等各种杂质在晶界上 的偏聚所引起的，锰、锘、镍等合金元素则导致了杂质元素的偏聚。7. 贝氏体有哪三种种组织，表述它们的结构特征。上贝氏体，下贝氏体，粒状贝氏体 上贝氏体多呈羽毛状特征，由大致平行的铁素体板条及板条间连续分布的渗碳体型碳化物组 成，板条自奥氏体晶界向晶内生长，板条两侧有短杆状的不连续碳化物析出，起杆的方向平 行于铁素体板条

5、下贝氏体的空间形态呈双凸透镜状，下贝氏体铁素体的形态与马氏体很相似，亦与奥氏体碳 含量有关。含碳量低时呈板条状，含碳量高时呈透镜片状，碳含量中等时两种形态兼有形核 部位大多在奥氏体晶界上，也有相当数量位于奥氏体晶内。粒状贝氏体是基体铁素体及及铁素体内排列有序的岛状相构成，基体铁素体为相互接触的板 条，岛状相分布在板条界面，呈不连续平行排列。8. 条幅分解的热力学条件和基本特点（偏导）条件：自由能对成分的二阶导数小于0特点：1、是一个自发分解过程2、通过上坡扩散实现成分变化3、不经历形核阶段，不存在 明显的相界面 4、分解速度快二简述题 1简述什么是相间沉淀，产生的条件以及对钢的力学性能有何作用

6、.答：含有强碳氮化物形成元素的过冷奥氏体，在珠光体转变之前或转变过程中可能发生纳 米碳氮化物析出，因为析出使在Y /a相界面发生的，所以称为相间沉淀。条件：钢的化学成分，奥氏体化温度，等温温度。 力学性能：相间沉淀给能在提高钢的强度的同时并不 明显的降低钢的韧性。2.已知有一种含V和Mo的合金钢，淬火后在400-600C范围内回火，请分析器相变特点 及相变产物的可能，在550C回火时硬度提高的原因。（强C合金元素）相变特点及相变产物的可能：含V和Mo的合金钢，淬火后在400-600C范围内回火，FeC 回溶，形成合金碳化物，产生弥散强化，残余奥氏体在回火加热时被催化，冷却时转变为马 氏体产生二

7、次淬火。原因：由于某些特殊碳化物弥散析出产生了二次硬化。三.图片分析1组织特点，形成过程，如何避免？答：网状铁素体 组织特点：组织成网状，近似网状。可以是连续的网状也可以是不连续 的网状。 形成过程：网状铁素体是由铁素体沿着奥氏体晶界择优长大形成的，如果亚共析 钢的奥氏体含碳量较高，在奥氏体化温度过高，奥氏体晶粒粗大，冷却过慢的情况下，铁 素体将会优先沿着晶界形核并长大，当奥氏体晶界上的铁素体长大并连成网时，剩余奥氏体 的碳浓度可能已经增加到接近共析的成分，进入ESG区，奥氏体将转变为珠光体，于是就 形成了铁素体呈网状分布的形态。 如何避免：控制加热温度，提高塑性加工时的压缩比， 控制冷却速度

8、，或经过正火热处理，均可改善或减轻网状碳化物组织。2.左图是低碳钢淬火后的金相组织（1）是什么相变获得的组织，该相变的基本特点是是什么？答：是马氏体相变，第一，马氏体转变时能在抛光面上形变有规则的表面浮凸，在表面上 相变导致均匀形变或切变，同时马氏体和母相间界面上的原子为两相所共有即保持共格关 系，即切变共格性。 第二，转变的无扩散性，马氏体转变晶体的点阵的改组只依赖原子微 量的协作迁移，不依赖原子扩散，第三，马氏体总是在惯习面析出并与母相保持一定的位向 关系，第四，马氏体的亚结构在低碳钢中是位错在高碳钢中是孪晶的，第五，转变的不恒温 性和不完全性，转变必须在不断降温的过程中进行，并且转变不完

9、全。（2）该组织的类型和结构特点 答：观察可知图可知组织为板条状马氏体，板条状马氏体由马氏体板条束群组成，板或条是马氏体的基本单元，每个板条为马氏体的单晶体，由图看出马氏体束群，由若干个大小尺 寸相似的板条在空间上平行排列组成，一个奥氏体晶粒有几个板条群，其次在投射电镜下观 察可看出板条马氏体的内部存在高密度的位错，故板条马氏体又称位错型马氏体。50pm1 pmOptical micrographTEM micrograph(Fe-0.2C)四有一含碳量为1.2wt%的碳钢要求淬火后获得细小的组织和良好的力学性能，奥氏体化温度选择在Acl-Acm之间，从 相变的角度说明其道理.（奥氏体中残余渗

10、碳体，使马氏体中C含量低，晶粒小） 答：在Ac1以上保证奥氏体化的完全，不高于Acm保证不产生网状组织又能得到细小晶粒。（2）经（1）的奥氏体化，淬火后的组织结构类型和特点。答：得到淬火马氏体和残余奥氏体 特点：马氏体形态为透镜片状。亚结构为孪晶组织硬度 强度高，马氏体中的残余奥氏体使钢的韧性提高，回火时有一定的回火脆性。（3）在100-700 之间回火时，不同回火温度下的组织转变过程，相组成，所得的组织名称。 答：马氏体的分解（100250）：高碳马氏体将分解成由含碳量过饱和的a相和与之共格的 e 压稳碳化物组成的回火马氏体;残余奥氏体的转变（200-300）：残余奥氏体在回火加热过程 中等温转变为马氏体，或在回火降温过程中转变为马氏体；渗碳体的形成（250-400）：有渗 碳体形成， a 相的含碳量逐渐降低，位错重新排列，密度下降，孪晶逐渐消失，但仍保持马 氏体外形；a相的回复在结晶（400-700）：片状渗碳体的碳浓度也将逐渐球化并聚集长大， 残余应力大幅度消失。（4）力学性能（强度和韧性）随回火温度变化的规律和特点。 答：随着回火温度的升高钢的硬度连续降低。随着回火温度的升高，钢的冲击韧度并不总是 单调上升，而是在 200-350 和 450-650 这两个范围内出现低估。