2009年博金属学

共2页第1页2009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，写在试卷上无效）一、名词解释：（本题16分，每个名词2分）1、孪晶2、合金3、金属间化合物4、包晶相变5、Goss织构6、形变诱导相变7、二次再结晶8、Orowan机制二、奥氏体-铁素体相变的位向关系为(011)~//(111),[111]~//[101],912℃平衡相变温度下奥氏体和铁素体的点阵常数分别为0.36468nm和0.29008nm.。请写出立方晶系晶面间距和晶向夹角的计算公式；请计算二者相变时配合晶面的晶面间距，并分析解释其采取上述位向关系的原因；请计算配合方向的夹角，并分析解释上述位向关系中采用接近平行符号而不采用完全平行符号的原因。（本题12分，晶面间距与夹角公式各1分共2分，晶面间距及晶向夹角计算结果4分，分析解释各3分共6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、纯金属的再结晶开始温度与熔点的经验关系。3、单位长度螺位错线的弹性应变能。4、相变动力学Avrami方程。四、通常采用的各种微合金碳氮化物在奥氏体中的平衡固溶度积公式分别为：lg{[Ti]·[N]}=0.32-8000/T，lg{[Nb]·[N]}=2.80-8500/T，共2页第2页lg{[V]·[N]}=3.63-8700/T，lg{[Ti]·[C]}=2.75-7000/T，lg{[Nb]·[C]}=2.96-7510/T，lg{[V]·[C]}=6.72-9500/T，1000110012001300140015001E-71E-61E-51E-41E-30.010.1log{[Nb][N]}=2.80-8500/Tlog{[V][C]}=6.72-9500/Tlog{[Ti][C]}=2.75-7000/Tlog{[V][N]}=3.63-8700/Tlog{[Nb][C]}=2.96-7510/Tlog{[Ti][N]}=0.32-8000/TTemperature,K[M][C]or[M][N]式中：[M]、[C]、[N]分别为处于固溶态的微合金元素、碳、氮元素的质量百分数，T为绝对温度。各种微合金碳氮化物在奥氏体中的固溶度积随温度的变化见图。均热温度下未溶的微合金碳氮化物可以有效阻止奥氏体晶粒长大；终轧道次大形变量变形时在奥氏体中形变诱导析出的微合金碳氮化物将对形变奥氏体的再结晶过程产生明显的阻碍作用从而适合于采用未再结晶控制轧制工艺，反之则适合于采用再结晶控制轧制工艺。典型低合金高强度钢的碳含量为0.10％，氮含量为0.0045％，铌加入量约为0.035％，钒加入量约为0.08％，钛加入量约为0.02％。请分别计算均热温度1200℃（1473K）、终轧温度850℃（1123K）温度下不同微合金碳化物或氮化物的平衡固溶度积。并由此解释微钛处理钢可有效控制均热态奥氏体晶粒长大、铌微合金共2页第3页钢适宜采用未再结晶控制轧制工艺、钒微合金钢适宜采用再结晶控制轧制工艺的主要原因。（本题24分，固溶度积每个0.5分共6分，三个实际问题的分析解释各6分共18分）五、金属材料中位错的滑移是导致其发生塑性变形的最重要机制，而阻止位错滑移则可提高材料的屈服强度。请根据位错与各种显微缺陷的相互作用分别分析固溶强化、位错强化（加工硬化）、晶粒细化强化、第二相沉淀强化（Orowan机制）的机理并给出相应的强化增量计算式。（本题20分，每类显微缺陷相互作用分析2.5分、强化增量关系式2.5分）六、晶粒细化是钢铁材料中最为重要的强韧化方式，请写出钢材屈服强度与晶粒尺寸之间的经验关系式（Hall-Petch关系式），并由此分析计算当低碳钢钢材晶粒尺寸由20μm（传统钢材生产）细化到5μm（细晶钢）时其屈服强度可能提高的MPa数。列出4种以上钢中晶粒细化的工艺。（本题12分，关系式2分，比例系数值2分，计算4分，晶粒细化工艺4分）