金相检验考试复习题

金相中级考试复习题1、简述纯金属结晶的过程，晶粒的大小取决于什么？答：纯金属的结晶过程是由形核和长大两个过程组成。结晶时，先在液体中形成具有某一尺寸（临界尺寸）的晶核，然后这些晶核不断凝聚液体中的原子而长大，直到各个晶体相互接触，液态金属消耗完毕，结晶过程结束。晶粒的大小取决于金属冷却速度。2、简述铸锭的组织及其形成过程。答：铸锭的宏观组织由三个晶区组成：外表层的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。外表层细晶区：液态金属倒入铸锭模后，首先从模壁处开始结晶，靠近模壁的一层薄膜液体产生极大的过冷，加上模壁可作非均匀形核的基底，因此，在此一薄层液体中立即产生大量的晶核，并同时向各个方向生长。由于晶核数量多，致使临近的晶核很快彼此相遇，它们不能继续生长，这样便在靠近模壁处形成了一层很细的等轴晶区。中间的柱状晶区：在表层细晶区形成的同时，模壁温度升高导致液体金属冷却减慢，温度梯度变小，此时，结晶主要靠细晶区近液相处的某些小晶粒的长大。同时，由于垂直于模壁方向散热最快，晶体便沿其反向择优生长成柱状晶，便形成柱状晶区。心部的等轴晶区：在柱状晶长大到一定程度后，铸锭中部开始形核长大。由于中部液体的温度大致是均匀的，所以每个晶粒在各个方向长大速度接近一致，因而形成等轴晶。3、什么是过冷度？过热度？它们与冷却速度是什么关系？答：过冷度：金属的实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。过热度：金属的实际熔化温度与理论熔化温度之差称为过热度。冷却速度越大，则过冷度越大。4、何为晶界？相界？合金？晶界的粗细与什么有关？合金结晶有什么特点？答：晶界：结构相同而取向不同的晶粒之间的界面。相界：结构不同或结构相同而点阵参数不同的两块晶体相交接而形成的相的界面。合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质叫合金。合金结晶的特点：合金在结晶过程中，各个相的成分以及它们的相对含量都是在不断变化的。5、什么是钢的晶粒度？通常分为几级？如何划分和评定？答：晶粒度是指晶粒大小的量度。晶粒度分为通常8个级别，其中1～3号被认为是粗晶粒，4～6号为中等晶粒，7～8号为细晶粒。评定方法常用比较法、面积法和截点法。6、二元合金常见有哪些相图？它们各有什么特点和功能？答：二元合金常见的相图有：匀晶相图、共晶相图和包晶相图。匀晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时也无限互溶。相图中有两个单相区和一个两相区。共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶，发生共晶转变，并形成共晶组织。相图中有3个单相区，3个两相区。包晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶，发生包晶转变。相图中有3个单相区，3个两相区。7、什么是组元？举例说明什么是金属的相？什么是合金的组织和组织组成物？答：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。相是指合金中结构相同、成分和性能均一，并以相界面相互分开的组成部分。比如铁素体、渗碳体、奥氏体。组织：由数量、大小和分布方式不同的各种相。组织组成物：合金显微组织中的独立组成部分。8、什么是奥氏体等温转变曲线？可分为几个区域？答：奥氏体等温转变曲线：奥氏体在等温转变过程中，不同温度和保温时间下的析出物的规律，又称为“C曲线”。可分为四个区域。区域1:在A1线以上，为奥氏体的稳定区。区域Ⅱ:在A1线与Ms线之间，它被奥氏体转变开始线和转变终止线分成三个部分。纵坐标与开始线之间的部分，为奥氏体在该温度下的孕育期；两条C曲线之间的区域是过冷奥氏体转变区，在该区域过冷奥氏体将向珠光体或贝氏体转变；在转变终止线右侧区域为过冷奥氏体转变产物区。区域Ⅲ:在Ms和Mf之间，为马氏体转变区。区域Ⅳ:在Mf线以下，马氏体转变终止。9、影响C曲线的因素有哪些？答：影响C曲线的因素有：含碳量，亚共析钢和过共析钢的C曲线都多出一条先共析相析出线。在发生珠光体转变以前，亚共析钢先析出铁素体，过共析钢先析出渗碳体。合金元素，一般情况下，除Co和Al外的所有溶入奥氏体中的合金元素，都会使C曲线向右移，并使Ms点降低。奥氏体状态，奥氏体成分越均匀，稳定性越好，C曲线往右移，反之则向左移。10、连续转变曲线与等温冷却曲线有何区别？答：①二者的冷却条件不同，等温转变曲线是在一定温度下的等温转变，连续转变曲线是以一定冷却速度时的连续转变。②连续转变曲线位于等温转变曲线的右上侧，没有等温转变曲线的下部，所以连续冷却时，只有珠光体的转变而无贝氏体。11、马氏体有几种类型？其晶体结构、性能和组织形态如何？答：常见的马氏体类型有板条马氏体和片状马氏体。板条马氏体在低碳钢以及铁基合金中形成，它的空间形态是扁条状的，每个板条为一个单晶体。许多相互平行的板条组成一个板条束，有时在一个板条束内可观察到若干个黑白相间的板条块，块与块之间呈大角度晶界。其亚结构主要是高密度的位错。板条马氏体有高硬度、高强度以及相当高的塑性和韧性。片状马氏体在高碳钢以及非铁基合金中形成，它的空间形态呈双凸透镜状，在光学显微镜下，呈针状或竹叶状。其亚结构主要是孪晶。片状马氏体有高硬度、高强度，但韧性较差。12、常见的贝氏体有几种类型？其性能如何？如何获得贝氏体？答：常见的贝氏体有上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体。上贝氏体强度、硬度、韧性均较低。下贝氏体强度高、韧性好，缺口敏感性小，韧—脆转折温度低。粒状贝氏体有较好的强韧性。贝氏体是将过冷奥氏体快速冷却到550℃～Ms范围内，保温一定时间而获得的淬火组织。13、钢的回火转变产物有哪些？其各自的性能如何？答：淬火钢经低温回火后的产物为回火马氏体。它具有高的强度、硬度、耐磨性及一定的韧性。淬火钢经中温回火后的产物为回火托氏体（回火屈氏体）。它具有高的弹性极限，较高的强度和硬度，并有足够的塑性和韧性。淬火钢经高温回火后的产物为回火索氏体。它的强度、塑性和韧性获得恰当的配合，具有良好的综合力学性能。14、材料的宏观检验与显微分析检验有何区别？答：宏观检验指低倍检验，又称宏观分析，是通过肉眼或放大镜（20倍以下）来检验钢及其制品的宏观组织和缺陷的方法。显微分析法，是指利用光学系统显微镜，将肉眼所不能分辨的微小物体或物体的微细部分高倍放大，以观测和研究其结构和特性的方法。15、金相试样的取样原则是什么？如何进行取样和制备金相试样？答：取样原则：取样的部位应具有典型性和代表性。金相试样截取的方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选择有代表性的部位金相切取。其制备过程包括：取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀。16、磨制金相试样的注意事项有哪些？如何选择金相砂纸？答：磨制金相试样时应注意磨平，非表层检查试样四角锋利部位应磨钝。砂轮打磨时应注意受力均匀、压力适度，并注意充分冷却。砂纸磨制时从粗到细，每更换一级砂纸试样转动90度角磨制，除去上道磨痕。机械抛光时要牢握试样，用力均匀，干湿适当，试样不受热，时常移动，保持抛光绒清洁。17、常见的抛光织物和抛光微粉有哪些？抛光的种类有哪些？怎样划分的，如何进行抛光？答：常见的抛光织物有帆布、海军呢、丝绒和丝绸。抛光微粉有金刚石研磨膏，氧化铬、氧化铝、氧化铁和氧化镁。抛光的种类有机械抛光和电解抛光。机械抛光是靠抛光微粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成光滑的镜面。电解抛光是采用电化学溶解作用，使试样达到抛光的目的。18、举例说明亚共析钢在不同冷速下的室温组织变化。答：从图1-52可以看出：当过冷奥氏体以V1速度冷却，当冷却曲线与珠光体转变线相交时，奥氏体便开始向珠光体转变，当与珠光体转变终了线相交时，表明奥氏体转变完毕，室温组织为100%的珠光体。当过冷奥氏体以Vc速度冷却，冷却曲线不与珠光体转变线相交，而与Ms线相交，此时发生马氏体转变，冷至Mf点时转变终止，室温组织为马氏体+未转变的残余奥氏体。当过冷奥氏体以V2速度冷却，则先开始珠光体转变，但冷到转变终了线时，珠光体转变停止，继续冷至Ms点以下，未转变的过冷奥氏体开始发生马氏体转变，室温组织未珠光体+马氏体。19、片状珠光体和粒状珠光体的性能有何区别？答：片状珠光体的力学性能主要取决于片间距和珠光体团的直径，珠光体团的直径越小，片间距越小，则钢的强度和硬度越高，塑性显著升高。粒状珠光体的硬度比片状珠光体稍低，但塑性较好，并有较好的冷加工性能。20、光学金相显微镜的种类有哪些？一般分为几个系统？简述每个系统中的关键部件的具体作用？答：光学金相显微镜的种类有正置式和倒置式。一般分为三个系统：光学系统，照明系统和机械系统。21、金相显微镜的物镜、目镜有哪些种类？具体的性能指标有哪些？如何选择？答：物镜按其所接触的介质可分为干系，湿系或油浸系。按其光学性能又可分为消色差，平面消色差、复消色差、平面复消色差、半复消色差物镜和供特殊用途的显微硬度物镜、相衬物镜、球面及非球面反射物镜等。这些物镜的功能是为了尽可能消除物镜的各种光学缺陷或适应在特殊条件下工作。目镜可分为普通目镜、校正目镜和投影目镜等。普通目镜在两个透镜中间、目透镜的前交叉点处安置一个光圈，为了限制显微镜视场边缘的光线。校正目镜具有色“过正”的特性，以补偿物镜的残余色差，还能补偿由物镜引起的光学缺陷。该目镜只与复消色差和半复消色差物镜配合使用。投影目镜专门供照相时使用，用来消除物镜造成的曲面像。22、怎样计算金相显微镜的总放大倍数？见教材。23、什么是“孔径光栏”？“孔径光栏”对显微镜图像的质量有何影响？答：孔径光栏是位于光源聚光透镜前的可变光栏，可以控制入射光束的粗细，以改变物镜的数值孔径。孔径光栏对显微图像的质量影响较大，主要是：对分辨率的影响。当孔径光栏缩小时，物镜的数值孔径减小，仅物镜的中心部分起放大作用，使得物镜的鉴别能力降低，影响细微组织的分辨。对物像清晰度及衬度的影响。扩大孔径光栏，可使物镜的数值孔径增大，有利于鉴别组织细节。但孔径光栏开启过大，会降低物像的衬度。24、明、暗视场照明方式的优、缺点有哪些？答：暗场照明的优点：①暗场照明时，从试样反射后进入物镜的入射光束倾斜角极大，这样就使物镜的有效数值孔径增加，故可以大大提高显微镜的分辨率。②由于入射磨面的光线不先经过物镜，因而显著减少了因光线透过光学玻璃和界面而产生的反射及炫光现象，减少了像差，提高了像的衬度，改善了映像的质量，使像的颜色自然而均匀。③暗场照明主要用于非金属夹杂物及特殊相的定性鉴定，它能真实反映非金属夹杂物的透明度和色形。25、结构钢有几类？结构钢中有哪几个基本组织？主要特征有哪些？此处结构钢应为碳素钢。答：碳素钢是指含碳量小于2.11%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫、氧、氮等杂质外，不含其他合金元素的铁碳合金。一般按其含碳量进行分类，含碳量的质量分数≤0.25%称低碳钢；含碳量0.25%—0.6%称中碳钢；含碳量＞0.6%称高碳钢。基本组织：铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、贝氏体、魏氏组织、马氏体、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体铁素体F，在碳钢中它是碳固溶于α-Fe中的固溶体。铁素体呈白亮色多边形，也可呈块状、月牙状、网络状。渗碳体Fe3C，其形态成白色的片状（针状）、粒状、网络状、半网络状。奥氏体是碳溶于γ-Fe中的固溶体。奥氏体是一个高温相，残留奥氏体分布在马氏体针间隙中或分布在下贝氏体针间隙中，在光学显微镜下呈白色。珠光体P是铁素体和渗碳体的机械混合物，分为片状珠光体和球状珠光体。片状珠光体是铁素体和渗碳体彼此相间呈层状排列。球状珠光体是渗碳体呈球粒状分布在铁素体的基体上。贝氏体分为上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体。上贝氏体是条状铁素体大致平行排列呈羽毛状，在铁素体条之间存在短杆状渗碳体。下贝氏体呈双凸透镜状，在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状，针与针之间呈一定夹角。粒状贝氏体是在粗大的块状或针状铁素体内或晶界上分布着一些孤立的形态为粒状或长条状的小岛。魏氏组织，针片状铁素体分布在珠光体基体上的组织。马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和固溶体。分为低碳的板条马氏体和高碳的针状马氏体。板条马氏体是大致相同的细马氏体条定向平行排列，组成马氏体束，在马氏体束与束之间存在一定的位向，一颗原始的奥