湖南工学院合金固态相变期末考试试卷

2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷试卷2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》（B卷共5页）（考试时间：2009年6月22日）题号一二三四五成绩核分人签字得分一、名称解释(10分，每题2分)1．回火马氏体2．回火脆性3．二次硬化现象4．晶粒度5．形状记忆效应二、填空：(20分，每空0.5分)1.M转变的切变模型有，，。2．奥氏体转变的四个阶段是，，，。3．固相界面根据其共格性有，，，其中界面的弹性应变能最小。4.A转变时，转变温度与临界点A1之差称为，它随加热速度的增大而。5．奥氏体是固溶体，碳原子位于位置，钢中马氏体是固溶体，具有点阵。6．影响钢的Ms点的最主要因素是，Ms随升高而。7.一般退火采取的冷却方式为，正火的冷却方式为，正火后强度略于退火后的强度，组织更。8.M回火加热时，回火转变过程依次为，，，。9．时效硬化机制有，，。10．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行，工业中也称为处理。11．马氏体转变时K-S关系是指(晶面关系)，(晶向关系)。13．常用的淬火介质中，淬火时伴随有物态变化的介质有：，等；没有物态变化的介质有，等。三、选择(20分，每题1分)1.亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为___。(a)F(b)A(c)F+A(d)P+F2.由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到____的二相混合物P。(a)A+P(b)A+Fe3C(c)F+Fe3C(d)A+F3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了___。(a)冷时效(b)过时效(c)温时效(d)自然时效4．选出过冷奥氏体向马氏体转变时的相变阻力(a)新相和母相的自由能差(b)两相间的表面能(c)弹性应变能(d)塑性应变能5．亚共析钢的先共析铁素体是在____以上向奥氏体转变的。(a)AC1(b)T0(c)A1(d)AC36．要想改善碳钢在加工过程中的切削加工性能，宜采取的中间热处理工艺为。(a)退火(b)淬火(c)回火(d)正火7．由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到____的二相混合物P。(a)A+P(b)A+Fe3C(c)F+Fe3C(d)A+F8．在A1温度以下发生的P转变，奥氏体与铁素体界面上的碳浓度___奥氏体与渗碳体界面上碳浓度，从而引起了奥氏体中的碳的扩散。(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为____。(a)淬火加低温回火(b)退火(c)正火(d)贝氏体等温淬火10．球化处理由片状向粒状转变，可____，属自发过程。(a)降低结合能(b)降低体积(c)降低表面能(d)降低碳浓度11．发生P转变时，Fe3C形核于____或A晶内未溶Fe3C粒子。(a)P晶界(b)珠光体团交界处(c)A晶界(d)Fe3C/P界面12．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐，韧性。(a)降低，降低(b)增加，增加(c)降低，增加(d)增加，降低13．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加____。(a)先减后增(b)不变化(c)增加(d)先增后减14．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在___和__中的扩散。(a)F和A(b)F和P(c)P和A(d)F和Fe3C15．珠光体等温转变动力学图有一鼻尖，鼻尖对应了形核率和转变速度的_____。(a)最大处(b)最小处(c)平均值处(d)次大处16．亚(过)共析钢的TTT曲线左上方有一___。(a)等温线(b)共析线(c)A1(d)先共析线17．奥氏体化温度越高，保温时间越长，珠光体的形核率和长大速度____。(a)越小(b)越大(c)不变(d)先增后减18．在Ms点以上由变形产生的马氏体为。(a)应力促发马氏体(b)形变诱发马氏体(c)淬火马氏体(d)热弹性马氏体19．上贝氏体转变的形成温度范围是。(a)550℃以上(b)350～550℃(c)350℃以下(d)Ms点以下20．在成分相同的情况下，粒状珠光体的强度和硬度比片状的___，塑性___。(a)较高，较好(b)较低，较低(c)较高，较低(d)较低，较好四、简答题：（20分，每题5分，＊注：任选其中四题）1.简述珠光体中球状碳化物形成的途径。2.说明钢的淬火、回火的目的。3.简述相间析出与珠光体转变的异同点。4.过共析钢一般应该在什么温度下淬火？为什么？5.试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。五、论述题(30分)1.(8分)某电站汽轮发电机转子，由30CrNi制成，热处理工艺为：淬火和550℃回火（回火后缓慢冷却到室温），长期运行后转子发生沿晶断裂，造成严重事故。试分析其断裂的原因，并说明这种现象的主要特征和影响因素，应如何预防此类事故？2.(10分)试从转变热力学，动力学，组织，晶体学及性能等方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的异同点。3.(6分)碳钢在进行不同热处理工艺后会具有不同硬度。在进行以下热处理后请画出其硬度随含碳量的变化的曲线示意图，并说明其原因：1）完全淬火冷却到室温，2）不完全淬火冷却至室温，3）完全淬火后深冷处理4.(6分)下图为两类相图，a)为匀晶相图，两组元无限互溶，b)为有共晶转变的相图，两组元有限互溶。说明两个相图中成份为B0的合金各可以通过什么方式进行强化，为什么？2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷答案一、名称解释(10分，每题2分)1.回火马氏体:淬火钢在低温回火时得到的组织。2.回火脆性:随回火温度升高，一般是钢的强度、硬度降低，塑性升高，但冲击韧性不一定总是随回火温度升高而升高，有些钢在某些温度回火时，韧性反而显著下降的现象。3.二次硬化现象:当M中K形成元素含量足够多时，500°C以上回火会析出合金碳化物，细小的弥散分布的合金K将使已经因回火温度升高而下降的硬度重新升高，故称二次硬化。4.晶粒度:设n为放大100倍时每645mm2(lin2)面积内的晶粒数，则下式中的N被用来表示晶粒大小的级别，被称为晶粒度。N=2N-15.形状记忆效应:将某些金属材料进行变形后加热到某一特定温度以上时，能自动恢复原来形状的效应。二、填空：(20分，每空0.5分)1.M转变的切变模型有Bain模型，K-S模型，G-T模型。2．奥氏体转变的四个阶段是A形核，A长大，渗碳体溶解，A均匀化。3．固相界面根据其共格性有共格界面，半共格界面，非共格界面，其中非共格界面的弹性应变能最小。4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为过热度，它随加热速度的增大而增大。5．奥氏体是碳溶于γ－铁固溶体，碳原子位于八面体中心位置，钢中马氏体是碳在α铁中的过饱和固溶体，具有体心立方点阵6．影响钢的Ms点的最主要因素是碳含量，Ms随碳含量升高而降低。7．一般退火采取的冷却方式为炉冷，正火的冷却方式为空冷，正火后强度略高于于退火后的强度，组织更细小。8．M回火加热时，回火转变过程依次为M中碳原子的偏聚和聚集，M的分解，残余A分解，碳化物类型变化，a相回复与再结晶。9．时效硬化机制有内应变强化，切过颗粒强化，绕过析出相（Orowan机制）。10．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行高温回火，工业中也称为派登处理。11．马氏体转变时K-S关系是指｛110｝α’||｛111｝γ(晶面关系)，﹤111﹥α’||﹤110﹥γ(晶向关系)。12.常用的淬火介质中，淬火时伴随有物态变化的介质有：水，水溶液（油）等；没有物态变化的介质有熔盐，碱（熔融金属）等。三、选择(20分，每题1分)1.亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为__c_。(a)F(b)A(c)F+A(d)P+F2.由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。(a)A+P(b)A+Fe3C(c)F+Fe3C(d)A+F3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_b__。(a)冷时效(b)过时效(c)温时效(d)自然时效4．选出过冷奥氏体向贝氏体转变时的相变阻力__b,c_(a)新相和母相的自由能差(b)两相间的表面能(c)弹性应变能(d)塑性应变能5．亚共析钢的先共析铁素体是在__d__以上向奥氏体转变的。(a)AC1(b)T0(c)A1(d)AC36．要想改善碳钢在加工过程中的切削加工性能，宜采取的中间热处理工艺为a。(a)退火(b)淬火(c)回火(d)正火7．由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。(a)A+P(b)A+Fe3C(c)F+Fe3C(d)A+F8．在A1温度以下发生的P转变，奥氏体与铁素体界面上的碳浓度b___奥氏体与渗碳体界面上碳浓度，从而引起了奥氏体中的碳的扩散。(a)低于(b)高于(c)等于(d)小于等于9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为__d__。(a)淬火加低温回火(b)退火(c)正火(d)贝氏体等温淬火10．球化处理由片状向粒状转变，可__c__，属自发过程。(a)降低结合能(b)降低体积(c)降低表面能(d)降低碳浓度11．发生P转变时，Fe3C形核于_c___或A晶内未溶Fe3C粒子。(a)P晶界(b)珠光体团交界处(c)A晶界(d)Fe3C/P界面12．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐b，韧性。(a)降低，降低(b)增加，增加(c)降低，增加(d)增加，降低13．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加__d__。(a)先减后增(b)不变化(c)增加(d)先增后减14．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在_a__和__中的扩散。(a)F和A(b)F和P(c)P和A(d)F和Fe3C15．珠光体等温转变动力学图有一鼻尖，鼻尖对应了形核率和转变速度的___a__。(a)最大处(b)最小处(c)平均值处(d)次大处16．亚(过)共析钢的TTT曲线左上方有一__d_。(a)等温线(b)共析线(c)A1(d)先共析线17．奥氏体化温度越高，保温时间越长，珠光体的形核率和长大速度__a__。(a)越小(b)越大(c)不变(d)先增后减18．在Ms点以上由变形产生的马氏体为b。(a)应力促发马氏体(b)形变诱发马氏体(c)淬火马氏体(d)热弹性马氏体19．上贝氏体转变的形成温度范围是b。(a)550℃以上(b)350～550℃(c)350℃以下(d)Ms点以下20．在成分相同的情况下，粒状珠光体的强度和硬度比片状的_d__，塑性___。(a)较高，较好(b)较低，较低(c)较高，较低(d)较低，较好四、简答题：（20分，每题5分，＊注：任选其中四题）1.简述珠光体中球状碳化物形成的途径。答：（1）由淬火马氏体在高亚临界温度（A1以下附近的温度）分解而形成。即：淬火＋高温回火（调质处理）；（2）由片状P在高亚临界温度长时间保温，使渗碳体变成球状；（3）由A在A1以上较低温度加热，冷却时在A1以下较高温度等温保持，使其转变为铁素体＋球状渗碳体。2.说明钢的淬火、回火的目的。答：淬火主要的目的提高强韧性、弹性（如弹簧）、耐蚀性和耐热性及硬度和耐磨性（如刀具、量具、模具等）回火的目的主要包括三方面：1）提高钢塑性、韧性，达到硬度强度、塑性韧性的配合；2）消除淬火后内应力，防止变形、开裂；3）改善钢的切削加工性。3．简述相间析出与珠光体转变的异同点。答：形核位置：相间析出在α/γ界面处析出碳、氮化物；珠光体在γ晶界形核；位相关系：相间析出的K和α之间有位相关系；珠光体三相之间有位相关系碳化物分布：相间析出碳化物平行与相界面呈极细颗粒；珠光体未片状或颗粒装形成温度范围：均有一范围成分：相间析出含有强碳、氮化物形成元素的低碳合金钢；珠光体在（亚、过）共析钢影响因素：相间析出受温度、碳含量冷却速度影响；珠光体转变受碳含量、加热温度、保温条件、原始组织等影响。4.过共析钢一般应该在什么温度下淬火？为什么？答：过共析钢含碳量较