您好,欢迎访问三七文档
物理冶金学考试题(2012年6月11日)一、名词解释(每小题5分,共30分)1.固溶体一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。2.共析转变两种以上的固相新相,从同一固相母相中一起析出,而发生的相变,称为共析转变3.成分过冷在固溶体合金凝固时,在正的温度梯度下,由于固液界面前沿液相中的成分有所差别,导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度,从而产生的过冷称为成分过冷。4.钢的淬火将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间,然后以大于临界冷却速度冷却,以获得非扩散型转变组织,如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。5.柯肯达尔效应柯肯达尔效应(kirkendalleffect)原来是指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷,现已成为中空纳米颗粒的一种制备方法。可以作为固态物质中一种扩散现象的描述。6.加工硬化金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象,称加工硬化或冷作硬化。二、简答题(任选四题,每小题10分,共40分)1.在一个简单立方晶胞内画出一个(110)晶面和一个[112]晶向。2.为什么钢淬火后要回火?回火后组织和性能有哪些变化?淬火钢存在内应力,性能很脆,回火可以提高韧性、强度等。低温回火下具有高硬度、高耐磨性和较好的韧性中温回火提高弹性极限,具有较好的屈服强度淬火加高温回火又称调质处理,强度高,塑性和韧性也较好(一)马氏体的分解从室温到200℃左右范围内回火时,马氏体中一部分过饱和的碳以及细小的ε-碳化物(FexC或Fe2.4C)形式析出,并分布在马氏体基体上,使马氏体中的含碳量下降,体心正方的正方度c/a减小(即过饱和程度降低),使马氏体热处理的脆性下降,硬度稍降。此时组织为过饱和程度稍低的马氏体和极细小的ε-碳化物组成的混合组织,称为“回火马氏体组织”,M回。ε-碳化物:是一非平衡相,使向Fe3C转变的过渡相。(二)残余奥氏体的转变约在200-300℃,马氏体继续分解的同时,残余奥氏体也发生转变,变成了下贝氏体组织。此时主要组织仍是回火马氏体,但由于加热温度较高,马氏体的过饱和程度进一步降低,组织的硬度降低,塑性提高。由于残余奥氏体转变为硬度较高的下贝氏体,因此钢的硬度下降不大。此时组织为“回火马氏体+下贝氏体”(三)渗碳体形成和铁素体恢复约在300-400℃之间,α固溶体中过饱和的热处理碳逐渐析出,ε-碳化物转变为稳定的较小的Fe3C颗粒,α固溶体中的含碳量几乎达到平衡成分,故马氏体变成铁素体(c/a≈1),体心正方晶格变成体心立方晶格,此时组织为“铁素体与弥散在其中的细粒状渗碳体的混合物”,称为“回火屈氏体”,T回。(四)渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶约在400-650℃之间,渗碳体不断聚集长大,内应力与晶格歪扭完全消除,组织是由铁素体和球化的渗碳体所组成的混合物,称为“回火索氏体”,S回。此时,碳固溶强化作用消失,强度取决于Fe3C质点的尺寸和弥散度。回火温度越高,渗碳体质点越大,弥散读越低,强度越低。回火热处理索氏体组织具有良好的综合机械性能,即强、韧兼备。若继续升温到650℃以上,渗碳体继续粗化,组织变为强度更低的球状珠光体组织,综合机械性能下降,一般不用。3.推导均质形核纯金属凝固过程中临界晶核半径与过冷度的关系。解答:液态金属结晶时,均匀形核时临界晶核半径rK与过冷度△T关系为TLTrmm2,临界形核功△GK等于223316TLTGmmk。异质形核时固相质点可作为晶核长大,其临界形核功较小,kmmkGTLTG4coscos323164coscos3232233*,θ为液相与非均匀形核核心的润湿角。形核率与过冷度的关系为:]exp[)(kTGkTGCNkA,其中N为形核率,C为常数,ΔGA、ΔGk分别表示形核时原子扩散激活能和临界形核功。在通常工业凝固条件下形核率随过冷度增大而增大。4.浓度差会引起扩散,扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么?扩散是由于梯度差所引起的,而浓度差只是梯度差的一种。当另外一种梯度差,比如应力差的影响大于浓度差,扩散则会从低浓度向高浓度进行。5.画出一个典型共晶相图,并且画出各个特征相区域的成分吉布斯自由能曲线示意图。三、论述题(任选一题,每小题30分,共30分)1.材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。第4页2.固态相变的主要特点。固态相变的特点固态相变有以下主要特征:由于生成相与母相之间比容不同,或由于共格面上原子错配度较大而产生应变能。这种应变能是固态相变的阻力,也会影响相变进程及生成相的形状。固态相变时,往往首先产生形核功最小的亚稳相,再演变为平衡的稳定相。相变时晶核优先在晶体缺陷处形成。生成相与母相之间存在着一定的结晶学取向关系,因为这种关系能降低界面能,使相变沿阻力最小的途径进行。晶核长大有两种方式,一是改组式,二是移位式。前者需要原子的扩散,后者则不要。由于固态下原子扩散困难,故由扩散控制的固态相变,其转变速率很慢,且受温度影响很大。3.塑性变形对材料组织和性能的影响。第28页
本文标题:物理冶金学考试题
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2434866 .html