工程材料辅导打印.doc

复习资料基本概念1. 马氏体: 碳在-Fe中的过饱和固溶体。2. 铁素体:是C在-Fe中的固溶体，存在于911摄氏度以下，在727摄氏度时C的溶解度最大可达0.0218%，常温下最大溶解度为0.0008%，是钢铁材料中软韧相。P99铁素体是碳在中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格。由于碳在中的溶解度很小，它的性能与纯铁相近。塑性、韧性好，强度、硬度低。它在钢中一般呈块状或片状。3. 贝氏体:贝氏体是过冷奥氏体在中温区域分解的产物，一般为铁素体和渗碳体组成的非层状组织。P115过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。4. 珠光体:珠光体是铁素体和渗碳体的两相机械混合物，其典型的形状呈片状或层状。5. 本质晶粒度: 根据标准试验方法，在93010保温足够时间（3-8小时）后测定的钢中晶粒的大小。6. 正火:将钢材或钢件加热到Ac3或Accm以上3050摄氏度，保温适当时间后，在静止空气中冷却的热处理工艺7. 相:合金中具有相同成分、相同晶格结构和同一聚集状态，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。8. 回复:是指冷变形后的金属在加热时，其显微组织未发生改变前的晶体缺陷运动过程。为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度，以使其组织和性能发生变化。在加热温度较低时，原子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。此阶段为回复阶段。P1199. 位错:在切应力的作用下，一块完整晶体中的某一部分沿滑移面产生一个原子间距的滑移，已滑移区和未滑移区的边界线为位错线，简称位错。P4610. 置换固溶体:置换固溶体是指溶质原子取代了溶剂原子后，占据了原本属于溶剂原子的位置而形成的固溶体。P49溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称置换固溶体。11. 间隙固溶体:H、B、N、C、O等非金属元素的原子半径都比较小，以这些元素为溶质溶入到过渡族金属元素的晶格中时，由于溶质原子与溶剂原子的直径相差较大，而与溶剂晶格中的某些间隙的大小较为接近，因此这些溶质原子只能填充在间隙位置，形成间隙固溶体。P51溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称置换固溶体。12. 加工硬化:随塑性变形量的增加而使材料的强度、硬度升高而塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。P6413. 包晶转变:指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的转变过程。简答题1共析钢加热时奥氏体的四个转变过程及其组织转变特征在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 奥氏体的形成过程奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例说明：第一步 奥氏体晶核形成：首先在a与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大：g 晶核通过碳原子的扩散向a 和Fe3C方向长大。第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。 第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。 2马氏体转变的特点马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是：无扩散性 铁和碳原子都不扩散，因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量相同。 共格切变性由于无扩散，晶格转变是以切变机制进行的。使切变部分的形状和体积发生变化，引起相邻奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产生浮凸现象。 降温形成马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms 表示.马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf 表示. 只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。在Mf以下，随温度下降,转变量增加，冷却中断,转变停止。高速长大马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹，使马氏体变脆。 转变不完全 即使冷却到Mf 点，也不可能获得100%的马氏体，总有部分奥氏体未能转变 而残留下来，称残余奥氏体，用A 或g 表示。3简述化学热处理的三个基本过程。化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。化学热处理的过程：分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。4述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别。答：固溶强化：溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。弥散强化：金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物均匀细小弥散分布时，会提高合金的强度、硬度及耐磨性。这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。加工强化：通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度和硬度。区别：固溶强化和弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；弥散强化是利用金属化合物本身的高强度和硬度来强化合金；而加工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；三者相比，通过固溶强化得到的强度、硬度最低，但塑性、韧性最好，加工强化得到的强度、硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。5金属材料主要以金属键方式结合，从而使金属材料具有以下特征： 1）. 良好的导电、导热性： 在一定的电位差下，自由电子可以在金属中定向运动，而形成电流，显示良好的导电性。正离子的振动可以传递热能，而且电子的运动也能传递热能，因此与非金属相比具有更好的导热性。2）. 正的电阻温度系数： 即随温度升高，电阻增大，因为金属正离子随温度的升高，振幅增大，阻碍自由电子的定向运动，从而使电阻升高。 3）. 不透明，有光泽： 自由电子容易吸收可见光，使金属不透明。自由电子吸收可见光后由低能轨道跳到高能轨道，当其从高能轨道跳回低能轨道时，将吸收的可见光能量辐射出来，产生金属光泽。 4）. 具有延展性： 金属键没有方向性和饱和性，所以当金属的两部分发生相对位移时，其结合键不会被破坏，从而具有延展性。6影响再结晶温度的因素为：（1）金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大, 再结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。 （2）金属的纯度金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高.（3）再结晶加热速度和加热时间 提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生, 延长加热时间, 使原子扩散充分, 再结晶温度降低。7简述固溶体平衡结晶的特点。答：(1) 是变温结晶（在一个温度范围内进行，纯金属是恒温结晶，在一定温度结晶）。(2) 是选分结晶（先结晶出的固相含高熔点组元多，后结晶出的固相含低熔点组元多）。(3) 结晶也是通过形核和长大完成。(4)形核不仅需要能量起伏、结构起伏还需要成分起伏。(5) 平衡结晶时，液相的成分沿液相线变L%，固相的成分沿固相线变，%，最后得到成分均匀的固溶体。8简述 Fe-Fe3C 相图中三个基本反应：包晶反应,共晶反应及共析反应，写出反应式，标出含碳量及温度。答：共析反应：冷却到727时具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物。0.8F0.02+Fe3C6.69包晶反应：冷却到1495时具有B点成分的液相与具有H点成分的固相反应生成具有J点成分的固相A。 L0.5+0.10.16共晶反应：1148时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物。 L4.32.14+ Fe3C6.699.珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点？ 答：（1）三种。分别是珠光体、索氏体和屈氏体。 （2）珠光体是过冷奥氏体在550以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在650600温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600550温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。10为什么-Fe 和- Fe 的比容不同？一块质量一定的铁发生（-Fe -Fe ）转变时，其体积如何变化？答：因为-Fe和- Fe原子排列的紧密程度不同，-Fe的致密度为74%,- Fe的致密度为68%，因此一块质量一定的铁发生（-Fe -Fe ）转变时体积将发生膨胀。11解释Fe-Fe3C相图 A1、A3、Acm； AC1、AC3、 Accm ； Ar1、Ar3、Arcm 各临界点的意义。答A1：共析转变线，含碳量在0.026.69%的铁碳合金冷却到727时都有共析转变发生，形成P。 A3：奥氏体析出铁素体的开始线。 Acm：碳在奥氏体中的溶解度曲线。 AC1：实际加热时的共析转变线。 AC3：实际加热时奥氏体析出铁素体的开始线。 Accm：实际加热时碳在奥氏体中的溶解度曲线。 Ar1：实际冷却时的共析转变线。 Ar3：实际冷却时奥氏体析出铁素体的开始线。 Arcm：实际冷却时碳在奥氏体中的溶解度曲线。12.钢中普遍存在的杂质有哪些？对钢的性能有何影响？答：钢中常存杂质有Si、Mn、S、P等。Mn：大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化：另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，这都使钢的强度提高，Mn与S化合成MnS，能减轻S的有害作用。当Mn含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在时，它对钢的性能影响并不明显。Si：Si与Mn一样能溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性、韧性降低。当Si含量不多，在碳钢中仅作为少量夹杂存在时，它对钢的性能影响并不显著。S：硫不溶于铁，而以FeS形成存在，FeS会与F