湖南工学院合金固态相变试卷

1、20072008学年第二学期期末考试试卷合金固态相变A卷试卷20072008学年第二学期期末考试试卷合金固态相变（A卷共2页）（考试时间：2008年6月19 日）题号-一-二二三四五成绩核分人签字得分一、名称解释（10分，每题2分）1. 珠光体2. 回火脆性3. 相间析出4. 伪共析转变5. 形变诱发马氏体二、填空：（20分，每空0.5分）1固相界面根据其共格性有，其中 界面的弹性应变能最小。2. 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。3奥氏体转变的四个阶段是，。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. 影响钢的Ms点的最主要

2、因素是 ，Ms随 升高而 。6. M转变的切变模型有一，一，一 。7. M回火加热时，回火转变过程依次为，。 &由淬火时造成的三类内应力在回火时，随着回火温度的升高，三类应力消失或减小的顺序和原因为：第类应力，原因是；第类应力，原因是；第类 应力，原因是 。9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。10. 时效硬化机制有 ，。11通常亚共析钢的淬火加热温度是在，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度通常是在。12. 马氏体转变时 K-S关系是指一（晶面关系），（晶向关系）。三、选择（20分，每题1分）1. 由铁碳相图可知，Ca-fCa-c,碳原子向F 侧扩散，有

3、利于A的长大. <（b） > （c）*）=2. 奥氏体的长大速度随温度升高而减小(b)不变(c)增大(d)无规律3. 亚共析钢在Acs下加热后的转变产物为 . F (b) A (c) F+A (d) P+F4. 亚共析钢的先共析铁素体是在 以上向奥氏体转变的 ACi (b) To (c) Ai (d) AC 35. 选出过冷奥氏体向贝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6由于形成F与FesC的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在Ai下保持足够长时间，就会得到的二相混合物P。(a) A+P(b) A+FesC(c) F+

4、FesC(d) A+F7.般认为共析钢的珠光体转变的领先相是 。(a)渗碳体 (b)铁素体(c)奥氏体 (d)渗碳体和铁素体&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) Fqc/P界面9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 Fqc10. 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11随着贝氏体形成温度的降低，

5、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12. 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. 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15. 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 _。

6、(a)等温线 (b)共析线(c) A1( d)先共析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. 上贝氏体转变的形成温度范围是：a) 550 C 以上，b) 350550 C, c) 350 C 以下， d) Ms 点以下19. 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20. 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）热弹性马氏体四、简答题：（20分，每题4分）1. 说明钢的淬火、回火

7、的目的。2. 珠光体中球状碳化物形成的途径。3简述派登处理在高碳钢强韧化方面的应用。4. M转变需要很大的过冷度，为什么？五、论述题（30分）:1. （10分）试从转变热力学，动力学，组织，性能方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的 异同点。2. （8分）试画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。并标出：1）各相区的组织和临界点 （线）代表的意义；（2）分别获得M, P, B下，P+ B组织的冷却速度曲线。3. （6分）30 #钢齿轮在工作时发生了开裂，现要对其开裂原因进行失效分析。据了解，其热 处理工艺为850C淬火，350C回火，根据你所学的固态相变研究的方法的基本知识，请提 出失效分析的方案

8、，并分析其失效的具体原因。4. （ 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。5 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。说明成份为 B。的合金分别可以通过什么方式进行强化，为什么？20072008学年第二学期期末考试试卷合金固态相变A卷答案一、名称解释（10分，每题2分）1珠光体：由高温转变得到的由铁素体与渗碳体片所组成的层状组织，经过抛光与腐蚀后 呈珠母色泽，称为珠光体。2回火脆性：随回

9、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. 相间析出：低碳合金钢中，含有强碳化物形成元素（V、Mo、W、Cr、Nb、Ti），冷却时可能首先发生碳化物的析出。由于析出是在g /a相界面上，所以叫相间析出。4伪共析转变：非共析成分的A被过冷到E' S血后，可以不先析出先共析相而直接分解为F与FC混合物一与共析转变相似。5形变诱发马氏体：在Md以下进行塑性变形可诱发M转变，形成的 M就称为形变诱发马氏体。二、填空：（20分，每空0.5分）1固相界面根据其共格性有，其中界面的弹性应变能最小。共

10、格界面，半共格界面，非共格界面，非共格界面2. 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。碳溶于丫 Fe所形成的固溶体， 丫 Fe八面体中心，碳溶于a Fe所形成的过饱和固溶体，体心立方点阵3 奥氏体转变的四个阶段是，。 A形核， A长大， 渗碳体溶解，A的均匀化4. A转变时，转变温度与临界点Ai之差称为 ，它随加热速度的增大而 。过热度，增大5. 影响钢的Ms点的最主要因素是，Ms随 升高而 。碳含量， 碳含量降低。6. M转变的切变模型有，。 Bain模型，K-S模型，G-T模型7. 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，一的分解，残余A

11、分解，碳化物类型变化，_ a相回复与再结晶。&由淬火时造成的三类内应力在回火时，随着回火温度的升高，三类应力消失或减小的顺 序和原因为：第类应力，原因是；第类应力，原因是；第类 应力，原因是 。第 三 类应力，原因是M分解，造成碳原子析出；第 二 类应力，原因是碳化物的析出；第一类应力，原因是。9. 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。 高温回火，工业中也称为 调质处理10. 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）11. 通常亚共析钢的淬火加热温度是在，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度 通常是在。12. 马氏体转

12、变时 K-S关系是指（晶面关系），（晶向关系）。 110 a' | 111 丫，笑 111 a' 110 丫三、选择（20分，每题1分）1. （a）由铁碳相图可知，Ca-f_ a _Ca-c,碳原子向F 侧扩散，有利于A的长大.()<(b) > (c) w (d)=2. (c)奥氏体的长大速度随温度升高而 .减小 (b)不变 (c)增大 (d)无规律3. (c)亚共析钢在Ac3下加热后的转变产物为 . F (b) A (c) F+A (d) P+F4. (d)亚共析钢的先共析铁素体是在 以上向奥氏体转变的(a) ACi (b) To (c) Ai (d) AC 35

13、. (b) (c)选出过冷奥氏体向贝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6. (c)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Ai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+F7. ( a) 一般认为共析钢的珠光体转变的领先相是 。(a)渗碳体 (b)铁素体(c)奥氏体(d)渗碳体和铁素体& (c)发生P转变时，FesC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) Fqc/P界面9. (

14、a)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 Fqc10. ( a)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11. ( b)随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐 ，韧性。 降低，降低，(b)增加，增加，(c)降低，增加，(d)增加，降低12. ( c)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13. (d)珠光体转变的形核率I及

15、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. (a)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15. ( a)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. ( d)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. (a)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. ( b)上贝氏体转变的形成温度

16、范围是：(a) 550C 以上，(b) 350550 C, (c) 350 C以下， (d) Ms 点以下19. ( d)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20. （b）在Ms点以上由变形产生的马氏体为。应力促发马氏体（b）形变诱发马氏体（c）淬火马氏体（d）热弹性马氏体四、简答题：（20分，每题4分）1说明钢的淬火、回火的目的。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P在高亚临界温度长时间保温，使渗

17、碳体变成球状（3 ）由A转变为铁素体+球状渗碳体3简述派登处理在高碳钢强韧化方面的应用。答：当珠光体中答：当珠光体中FQC很薄时，在外力的作用下可以滑移产生塑性变形，也可产生弯曲，使塑性升高。将高碳钢丝经铅浴等温处理得到片间距极小的索氏体，然后利用薄渗碳体片可以弯曲和产生塑性变形的特性进行深度冷拔以增加F片内的位错，而使强度得到显著提高，生产中称为派登处理（铅浴处理）。4. M转变需要很大的过冷度，为什么？答：发生M转变时，自由能的变化可表示为 肛=（ GV+ GD） +S g +E+ ST,当t=Ms 时，（ GV+ GD）即为M转变所需的驱动力 Ga?g',而阻力包括三个方面，分别

18、是界 面能S g、弹性能E，还有ST （包括晶格改组需要消耗能量所作的功、位错和孪晶形成导致 的能量升高以及 M形成时发生的塑性变形而消耗的能量），由此可见，由于 M转变时需要 增加能量较多，故阻力较大，使转变必须在较大过冷度下才能进行。五、论述题（30分）：1. （10分）试从转变热力学，动力学，组织，性能方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的异 同点。项目珠光体（P）马氏体（M ）转变温度咼温（开始温度A1 ）低温（Ms）转变产物F和Fe3C的机械混合物C溶于a-Fe中的过饱和故容体组织形态片状、颗粒状板条状、透镜片状、蝶状薄板状、薄片状晶体学特征无表面浮凸有表面浮凸，成 “N型转变动力学等

19、温转变动力学曲线呈 “S；等温转变动力 学图呈“C；等温条件下可进行到终了。变温瞬时形核，瞬时长大；等温形核、瞬时长大；自 触发形核，瞬时长大。等温条件下不可进行完全。转变热力学驱动力为自由焓差，通过扩散形成驱动力也为自由焓差，基本无扩散，性能塑形、韧性较好，强度、硬度略低具有高的强度和硬度，但塑形、韧性较差2. （8分）试画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。并标出：1）各相区的组织和临界点（线）代表的意义；（2）分别获得M , P, B下，P+ B组织的冷却速度曲线。3. （6分）30#钢齿轮在工作时发生了开裂，现要对其开裂原因进行失效分析。据了解，其热 处理工艺为850C淬火，350 C回火，根据你所学的固