钢铁研究总院2006年博士入学考试金属学

共2页第1页2006年钢铁研究总院博士研究生入学考试金属学（请把答案写在答题纸上）一、名词解释：（本题16分，每个名词2分）1、布拉菲点阵2、拓扑密排相3、金属间化合物4、共析相变5、堆垛层错6、Hall-Petch关系式7、再结晶8、形变储能二、请分别计算FCC晶体和BCC晶体点阵的四面体间隙和八面体间隙位置的尺寸（间隙可容纳的最大刚球尺寸与晶体点阵刚球尺寸的相对比值），并由此解释间隙固溶原子C在γ-铁中的固溶度明显大于在α-铁中的固溶度。（本题12分，间隙尺寸每个2分共8分；γ-铁和α-铁的晶体结构各1分共2分；解释固溶度差别2分）三、写出如下关系式并标注相关参量：（本题16分，每小题4分）1、晶粒细化强化的Hall-Petch关系式。2、表述相变动力学的Avrami方程。3、FCC晶体中全位错分解为两个肖克莱不全位错的位错反应式。4、Arrhenius型扩散系数方程四、通常采用的碳化铌在奥氏体中的平衡固溶度积公式为：TCNb/751096.2]}[]log{[式中：[Nb]、[C]分别为处于固溶态的铌、碳元素的质量百分数，T为绝对温度。请计算0.10%C-0.035%Nb钢中碳化铌完全进入固溶态的温度，计算950℃达到平衡时钢中平衡固溶的铌、碳元素的量以及平衡析出或未溶的NbC的质量分数。铌、碳的原子量分别为92.9064、12.011。共2页第2页（只需列出计算式，本题16分，全固溶温度4分，平衡固溶的铌、碳元素的量各4分，未溶NbC的质量分数4分）五、画出Fe-Fe3C二元相图，标注出各特征点的温度和成分，标注出各相区内的相，写出三个三相平衡反应的反应式，分析0.20%C钢从液态冷却过程中的组织变化。（本题28分，13个特征点、5个单相和7个双相区、坐标轴各0.5分共13分，三个三相平衡反应的反应式各2分共6分，0.20%C钢组织变化分析9分）六、第二相颗粒阻止基体晶粒长大的关系式为：)223(6CZfdDπ式中：DC为临界晶粒尺寸，d、f分别为第二相颗粒的平均尺寸和体积分数，Z为晶粒尺寸均匀化因子（正常晶粒长大时通常可取为1.7）。现有一非合金钢，加热至900℃时未溶的渗碳体的体积分数为1%，平均尺寸为2.0μm；另有一微合金钢，加热至900℃时未溶的微合金碳氮化物的体积分数为0.04%，平均尺寸为40nm。请分别计算两种钢中第二相颗粒可以控制的最小晶粒尺寸；实际生产中要求控制奥氏体晶粒级别在8级以下（晶粒尺寸小于20μm），请问这两种钢是否可达到控制要求。（本题12分，两种钢的临界晶粒尺寸分别为4分共8分，晶粒控制分析4分）