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1、简答题1.刃型位错重要特征？答：刃型位错有一额外半原子面位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变位错线与晶体滑移的方向相垂直，即位错线运动的防线个垂直于位错线。2.螺型位错重要特征？答：螺型位错没有额外半原子面螺型位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中只有切应变，而无正应变位错线与滑移方向平行，即位错线运动的方向与位错线垂直。3.影响表面能的因素？答：外部介质的性质裸露晶面的原子密度晶体表面的曲率。此外，表面能的大小还与晶体的性质有关。4.金属的结晶形核要点？答：液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，经胚尺寸必须大
2、于临界晶核半径rk。rk值大小与晶核表面能成正比，与过冷度成反比。形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二者皆是液体本身存在的自然现象。晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定温度下进行。在工业生产中，液体金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。5.晶体长大机制和界面形态：二维晶核长大机制螺旋位错长大机制垂直长大机制。晶体生长的界面形态：（1）正温度梯度下以平面状态的长大形态（2）负温度梯度下以树枝状长大。6.晶体长大的要点？答：具有粗糙界面的金属，其长大机理为垂直长大，所需过冷度小，长大速度大。具有光滑界面的金属化合物、亚金属或非金属等，其长大机理有两种方式：其一为二维晶核长大方式；
3、其二为螺型位错长大方式。它们的长大速度都很慢，所需的过冷度很大。晶体生长的界面形态与界面前沿的温度梯度和界面的微观结构有关，在正的温度梯度下长大时，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，呈锯齿状；粗糙界面的形态为平行于Tm等温面的平直界面，呈平面长大方式。7.晶粒大小的控制？答：控制过冷度变质处理搅动、振动8.增加过冷度的方法？答：增加过冷度的方法主要是提高液态金属的冷却速度。在铸造生产中，为了提高铸件的冷却速度，可以采用金属型或石墨型代替砂型，增加金属型的厚度，降低金属型的温度，采用蓄热多、散热快的金属型，局部加冷铁，以及采用水冷铸型等。增加过冷度的另一种方法是采用低的浇注温度、减慢铸型温度不至
4、升高太快，另一方面由于延长了凝固时间，晶核形成的数目增多，结果即可获得较细小的晶粒。9.包晶转变的两个特点？答：一是包晶转变的形成相依附在初晶相上形成；二是包晶转变的不完全性。10.铸锭三个晶区组成？答：外表层的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。11.影响柱状晶生长的因素？答：铸锭模的冷却能力，铸锭模及钢结晶的固体的导热能力越大，越有利于柱状晶的生成。浇注温度与浇注速度，浇注温度或浇注速度的提高，将使温度梯度增大，因而有利于柱状晶区的发展。融化温度，融化温度越高，液态金属的过热度越大，晶枝的碎枝残片和非金属夹杂物溶解得越多，非均匀形核数目减少，从而减少了柱状晶前沿液体中形核的可能性，有利
5、于柱状晶区的发展。12.钢的含碳质量分数对切削加工性能的影响？答：低碳钢中的铁素体较多，塑性韧性好，切削加工时产生的切削热较大，容易粘刀，而且切屑不易折断，影响表面粗糙度，因此切削加工性能不好。高碳钢中渗碳体多，硬度较高，严重磨损刀具，切削性能也差。中碳钢中的铁素体与渗碳体的比例适当，硬度和塑性也比较适中，其切削加工性能较好。一般认为，钢的硬度大致为HB179-229时切削加工性能较好。13.钢锭的分类？答：镇静钢、沸腾钢和半镇静钢。14.孪生的主要特点？答：孪生是在切应力的作用下发生的，但孪生所需的临界切应力远远高于滑移时的临界切应力。只有在滑移很难进行的条件下，晶体才发生孪生变形，如一些具
6、有密排六方结构的金属滑移系少，在晶体取向不利于滑移时常以孪生方式进行塑性变形孪生变形速度极快，常引起冲击波，并伴随声响。由于孪晶的形成改变了晶体的位向，从而使其中某些原来位于不利取向的滑移系转变到有利于发生滑移的位置，可以激发进一步的滑移变形，使金属的变形能力得到提高。15.多晶体塑性变形的特点？答：在一定外力作用下不同晶粒的各滑移系的分切应力值相差很大。它的变形不是孤立的和任意的，临近的晶粒之间必须相互协调配合多晶体的塑性具有不均匀性。16.对霍尔-佩奇公式可做如下说明？答：在多晶体中，屈服强度是与滑移从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒密切相关的，而这种转移能否发生，主要取决于在已滑移晶粒晶界
7、附近的位错塞积群所发生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。根据=n0的关系式，应力集中的大小决定于塞积群的位错数目n，n越大，则应力集中也越大。当外加应力和其他条件一定时，位错数目n是与引起塞积的障碍晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，则这个距离越大，n也就越大，所以应力集中也越大；晶粒小，则n也小，应力集中也小，因此在同样外加应力下，大晶粒的位错塞积所造成的应力集中激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒要大的多。小晶粒的应力集中小，则需要再较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。这就是为什么晶粒越细，屈服强度越高的主要原因。17.在生产上应用
8、的去应力退火即回复处理？答：就是利用回复过程使冷加工的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下，降低其内应力，以减轻变形和翘曲，并改善工件的耐蚀性，降低电阻率。此外，对铸件和焊接件加工后及时进行去应力退火以防止变形和开裂，也是通过回复过程来实现的。18.影响再结晶温度的因素？答：变形程度，金属的冷变形程度越大，其储存能越高，再结晶的驱动力也越大金属的纯度，一般来说，金属的纯度越高，其再结晶温度就越低原始晶粒的尺寸，在其他条件相同时，金属的原始晶粒越细，其再结晶温度就越低。加热时间和加热速度，退火加热保温时间越长，原子扩散移动越能充分地进行，故增加退火时间有利于新的再结晶晶粒充分形核和生长，可降低再
9、结晶温度19.影响再结晶晶粒大小的因素？答：变形程度，变形程度对金属再结晶晶粒大小有一定的影响。原始晶粒尺寸，当变形量一定时，金属的原始晶粒越细，则再结晶后的晶粒也越细。杂质与合金元素，金属中的杂质与合金元素一方面增加变形金属的储存能，另一方面阻碍晶界的移动，一般都能起到细化晶粒的作用。变形温度，变形温度越高，回复程度便越大，结果使变形金属的储存能减少，故使再结晶晶粒粗化退火温度，当变形程度和退火保温时间一定时，再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒便越粗大。20.热加工对金属组织与性能的影响？答：改善铸锭和钢坯的组织形成纤维组织形成带状组织晶粒大小，正常的热加工一般可使晶粒细化。21.热原理及其
10、应用？答：热原理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。通过热处理可以改变钢的内部组织结构，从而改善其工艺性能和使用性能，充分挖掘钢材潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量，节约材料和能源。正确的热处理工艺还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使组织和性能更加均匀。22.共析钢由珠光体到奥氏体的转变包括以下四个阶段？奥氏体形核，奥氏体长大，剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。23.影响奥氏体形成速度的因素？答：（1）加热温度的影响，一方面，由于珠光体转变为奥氏体的过程是扩散相变过程，随着加热温度
11、的升高，原子扩散系数增加，特别是碳在奥氏体中的扩散系数增加，加快了奥氏体的形核和长大速度，同时加热温度升高，奥氏体中的碳浓度差增大，浓度梯度加大，故原子扩散速度加快，另一方面，加热温度升高，奥氏体与珠光体的自由能差增大，相变驱动力Gv增大。（2）原始组织的影响，（3）化学成分的影响质量分数的影响，钢中含碳质量分数越高，奥氏体的形成速度越快。合金元素的影响，首先，合金元素影响了碳在奥氏体中的扩散速度，碳化物形成元素大大减小了碳在奥氏体中的扩散速度，故显著减慢了奥氏体的形成速度；其次合金元素改变了钢的临界温度，故改变了奥氏体转变时的过热度，从而改变了奥氏体与珠光体的自由能差，因此改变了奥氏体的形成
12、速度；第三，合金元素在珠光体中分布是不均匀的。24.奥氏体晶粒度的概念？答：起始晶粒度，奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小称为奥氏体的起始晶粒度。实际晶粒度，钢在某一具体的热处理或热加工条件下获得的或奥氏体的实际晶粒的大小称为奥氏体的实际晶粒度本质晶粒度，根据标准试验方法，在（93010）保温3 8h后测定的奥氏体晶粒大小称为本质晶粒度。25.影响奥氏体晶粒长大的因素？加热温度和保温时间的影响加热速度的影响碳质量分数的影响合金元素的影响26.奥氏体的冷却方式？答：一种是等温冷却，将奥氏体状态的钢迅速冷却至临界点以下某一温度保温一定的时间，使奥氏体在该温度下发生组织转变
13、，然后再冷至室温；另一种是连续冷却，将奥氏体在一个温度范围内发生连续转变。27.为什么过冷奥氏体的孕育期和转变速度与等温温度之间具有这种变化规律？答：因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧相与新相之间的自由能差G；另一个是原子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越低，过冷度越大，自由能差G也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差G起主导作用，低温时，原子扩散系数D起主导作用。处于“鼻尖“时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期变短，转变速度最大。28.影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素？答：（1）含碳质量分
14、数的影响（2）合金元素的影响（3）奥氏体状态的影响。此外，由于形变会细化奥氏体晶粒，或者增加亚结构，因此奥氏体在高温或低温进行形变也会显著影响珠光体转变速度。29.马氏体的性能？答：钢中马氏体机械性能的显著特点是具有高硬度和高强度。但是韧性很差。在钢的各种组织中，马氏体的比容最大。马氏体具有铁磁性和钢的矫顽力；磁饱和强度随马氏体中碳及合金元素质量分数的增加而下降，马氏体的电阻比奥氏体和珠光体的高。30.奥氏体具有高强度、高硬度的原因？答：（1）固溶强化，过饱和的间隙原子碳在相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个强烈的应力场，该应力场与位错发生强烈的交互作用，阻碍位错的运动，从而提高马氏体的硬度和
15、强度。（2）相变强化，马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的孪晶等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，使得马氏体强化（3）时效强化，马氏体形成以后，由于一般钢的M点，大都处在室温以上，因此在淬火过程中及在室温停留时，或在外力作用下，都会发生“自回火“。使位错难以运动，从而造成马氏体时效强化。（4）原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响。原始奥氏体晶粒越细小、马氏体板条束越小，则对马氏体强度越高。31.马氏体有塑性和韧性的原因？答：由于在片状马氏体中孪晶亚结构的存在大大减少了有效滑移系；同时在回火时，碳化物沿孪晶面不均匀析出使脆性
16、增大；此外，片状马氏体中含碳质量分数高，晶格畸变大，淬火应力大，以及存在大量的显微裂纹也是其韧性差的原因。而板条马氏体中含碳质量分数低，可以发生“自回火“，且碳化物分布均匀；其次是胞状位错亚结构中位错分布不均匀，存在低密度位错区，为位错提供了活动余地，由于位错运动能缓和局部应力集中，延缓裂纹形核及削减已有裂纹尖端的应力峰，而对韧性有利；此外，淬火应力小，不存在显微裂纹，裂纹通过马氏体条也不易扩展，因此，板条马氏体具有很高的强度和良好的韧性，同时还具有脆性转折温度低、缺口敏感性和过载敏感性小等优点。32.影响脱溶动力学因素？答：（1）时效温度的影响。温度越高，原子活动能力越强，脱溶速度越快。（2）合金成分的影响。时效温度相同时，合金的熔点越低，脱溶沉淀速度越快。（3）晶体缺陷的影响，一般来说，增加晶体缺陷，将使新相易于形成，
