金属加工复习提纲.docVIP

一、 名词解释马氏体相变：奥氏体只能以不发生原子扩散、不引起成分改变的方式，通过切变由点阵改组为点阵，这种转变称为马氏体相变。贝氏体相变：当钢中奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之间的温度范围时，由于温度较低，铁原子不能扩散，碳原子可以扩散，出现了碳原子扩散而铁原子不扩散的非平衡相变，这种相变称为贝氏体相变（或称为中温转变）。平面应力状态：物体中某点所受的的应力状态中，三个主应力中一个主应力为0的应力状态。 平面应力状态的应力张量为:平面应变状态：物体中某点所受的的应力状态中，三个主应力中一个主应力为0的应力状态所对应的应变状态。脱溶沉淀转变：在缓慢冷却条件下，由过饱和固溶体中析出过剩相的过程称为平衡脱溶沉淀。若在低于固溶度曲线的某一温度进行等温时，过饱和固溶体将发生分解，逐渐析出成分和结构均与平衡脱溶沉淀相有所不同的新相。，这一过程称为非平衡脱溶沉淀（或时效）本质晶粒度；钢在一定加热条件下后所得到的奥氏体晶粒度。它表示钢在一定条件下晶粒长大的倾向。奥氏体刚刚形成（即其晶粒边界刚刚接触）的晶粒大小粉末成形：是指金属粉末或非金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合粉末)的制备、挤压、轧制和烧结等固结方法，制成各种金属或金属-非金属或非金属材料和制品的工艺技术。粉末烧结：把压坯或松装粉末体加热到其基本组元熔点以下的温度，并在此温度下保温，由于微粒间发生黏结等物理化学作用，使成形的粉末坯块达到强化和致密化的热处理工艺。 加工硬化：指变形程度增加，金属的强度、硬度增加，塑性、韧性降低的力学性能变化。 退火：将钢加热到适当温度（临界温度以上30-50度），保温一定时间，然后放到炉中缓慢冷却的热处理工艺。 正火：将钢件加热到AC3或Accm线以上30-50度保温适当时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 淬火：将钢件加热到AC1以上某一温度，保温一定时间后，快速冷却的热处理工艺。回火：将淬火后的钢件加热到Ac1一下的某一温度保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺。A1温度：727 共析水平线A3线：GS线，在中的溶解度线。Acm：ES线，渗碳体在中的溶解度线AC1： 加热相变临界点Ar1： 冷却相变临界点二、填空：退火的目的 ：1) 降低硬度，提高塑性，改善加工性能。2) 细化晶粒，消除组织缺陷3) 消除内应力每章都有三、问答：本质晶粒度，一点的应力状态读图：熟记以下过程以速度（a）冷却时，直至MS点（360）仍无扩散型相变发生。从MS点开始马氏体转变，冷至室温后的组织为马氏体加少量残余奥氏体，硬度为HV685； 以速度（b）冷却时，在630开始析出铁素体，至600铁素体转变量达5时开始珠光体转变，至480珠光体转变量达50时进入贝氏体转变区，至305贝氏体转变量为13，随后开始马氏体转变，冷却至室温后仍有部分奥氏体残留下来。室温组织由5铁素体、50珠光体、13贝氏体、30马氏体和2残余奥氏体所组成，硬度为HV350。 以速度（c）冷却时，至720时开始析出铁素体，至680形成35铁素体并开始珠光体转变，至655转变终了，获得35铁素体和65珠光体的混合组织，硬度为HV200。 作业：李卫1 介绍碱性电弧炉氧化法炼钢过程，阐述熔化期、氧化期和还原期冶金原理。（填空）1熔化期 任务是将固体炉料熔化成钢液并进行脱磷4P+5O22P2O5 炉料熔清后熔化期结束。此时炉渣中含有大量的磷，应放掉大部分炉渣，然后加入石灰、萤石等造渣材料，另造新渣2氧化期 任务是脱磷、去除钢液中的气体和夹杂物并提高钢液温度。氧化期的前一阶段，钢液温度较低，主要是造渣脱磷。第二阶段进行氧化脱碳沸腾精炼，以去除钢液中夹杂物和气体。（ Fe2O3 ）Fe3（ FeO）（ Fe3O4 ） Fe4 （ FeO） 或：（ Fe3O4 ）（ Fe2O3 ）（ FeO）3还原期 任务是脱氧、脱硫和调整钢液的温度及化学成分。首先往熔池中加入锰铁进行“预脱氧”。在还原过程中钢液的脱氧和脱硫是同时进行的。2 试述成分过冷概念及其判据，简述界面前沿成分过冷对单相合金结晶过程的影响。大题成分过冷：由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷。成分过冷判据：产生成分过冷的条件是界面液相一侧的温度梯度GL必须小于曲线TL()在界面处的斜率，即 此即由查默斯（Chalmers）等人导出的著名得成分过冷判据，它给出了产生成分过冷的临界条件。当判据条件成立时，界面前方必然存在成分过冷；反之则不会出现成分过冷。界面前沿液体中的温度梯度GL； 晶体的生长速度R； 溶质在液体中的扩散系数DL； 溶质元素使合金液相线下降的能力，即液相线斜率m； 溶质元素的分配系数k0； 溶质元素的含量C0。为了得到较大的成分过冷，对于k0 1的情况下，要求R、m、 C0大， GL 、 DL小；如要减小成分过冷，则反之。粉末成型方法：刘英 第四章3. 室温条件下晶粒大小对金属的强度、硬度、塑性有什么影响，为什么？晶粒越细小，金属的强度硬度越高，塑性越好。对金属的强度影响：1细晶粒受到外力发生塑性变形可比粗晶分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，变形方向较多，应力集中较小。2此外，晶粒越细，晶界面积越大，数量越多，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展，不利于位错的滑移，所以强度、硬度越高。4试从材料微观组织的变化说明加工硬化的原因塑性变形后金属组织要产生一系列变化：晶粒内产生滑移带和孪晶带；滑移面转向，晶粒发生转动；变形程度很大时形成纤维组织；晶粒破碎，形成亚结构；当变形程度极大时各晶粒位向趋于一致，形成变形织构。表现为材料硬度提高。第五章 1. 解释术语：平面应力状态；平面应变状态2.受力物体内任一点的应力状态如何表示？一点的应力状态可以用: x y z xy yx xz zx yz zy 九个应力分量来描述. 可用符号ij(i,j=x,y,z)表示,下角标分别依次等于x, y,z,表示为矩阵形式,得: 3.屈雷斯加，密塞斯屈服准则的认识，写出其表达式，两种准则的区别。认识：屈雷斯加(H.Tresca)屈服准则（最大剪应力准则）当材料(质点)中的最大剪应力达到某一临界值C时，则材料发生屈服。该临界值C取决于材料在变形条件下的性质，而与应力状态无关.表达式为 : tmax=C 设s1s2s3，上式可写成 tmax=(s1-s3)/2=C单向拉伸试样屈服时，s2=s3=0、s1=ss，得 C=ss/2。于是，屈雷斯加屈服准则为: s1-s3=ss对于平面变形以及主应力异号的平面应力问题,由于所以用任意坐标系应力分量表示的屈雷斯加屈服准则为:4、密塞斯（Von.Mises)屈服准则设主应力为1，2，3，上式若用主应力表示，则为：区别：（1）物理含义不同：Tresca：最大剪应力达到极限值K Mises ：畸变能达到某极限（2）表达式不同;（3）几何表达不同： Tresca准则：在主应力空间中为一垂直平面的正六棱柱； Mises 准则：在主应力空间中为一垂直于平面的圆柱。 (平面:在主应力坐标系中，过原点并垂直于等倾线的平面) 两者最主要的区别在于中间主应力是否影响屈服。密塞斯屈服准则比屈雷斯加屈服准则更接近实验结果，即中间主应力对屈服有影响第六章1.平面应力状态、平面应变状态和纯切应力状态各有何特点?（重点）平面应力状态-变形体内所有应力分量与某一坐标轴无关,在与该坐标轴垂直平面上的所有应力分量为零平面应变状态-变形体内各点的位移分量与某一坐标轴无关，并且沿该坐标轴方向上的位移分量为零纯切应力状态-平面应力状态中两对面上都只有切应力作用2.什么是滑移线？什么是滑移线的方向角，如何确定其正负？什么是滑移线场？（不考）塑性力学上把塑性流动平面力 最大切应力等于屈服切应力的轨迹线称为滑移线，由于最大切应力呈对正交，因此滑移线在变形体内形成两簇相互正交的线网。这两簇滑移线布满整个塑性区，形成了滑移场。滑移线的方向角为线任一切线与x轴正向的夹角。规定由x轴正向逆时针旋转所形成的角为正，顺时针为负。第七章超塑性：超塑性是指材料在特定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的塑性的现象。超塑性成形的基本特点1）拉伸试验延伸率可达百分之几百，甚至百分之几千。2）拉伸试验时，试样均匀变形，在宏观上不出现缩颈现象。3）拉伸试验时，流动应力很低。4）成形过程中基本上没有加工硬化现象，所以超塑性合金的流动性和填充性好，容易成形。分类：微细晶粒超塑性（超细晶粒） 相变超塑性（而是在一定的温度和负荷条件下，经过多次循环相变或同素异构转变获得的。 ） 其他超塑性（非超塑性材料在一定条件下，会出现短时间的细而稳定的等轴晶粒组织，并能显示出超塑性。在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到超塑性。 球墨铸铁和灰铸铁经特殊处理也可以得到超塑性。 ） 第八章1. 谈谈固态相变后，新相与母相的差别。固态相变是指金属和陶瓷等固态材料在温度和压力改变时，其内部组成或结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的转变。 晶体结构上（如同素异构转变） 化学成分上（如调幅分解） 表面能上（如粉末烧结） 应变能上（如形变再结晶） 界面能上（如晶粒长大） 兼而有之（如过饱和固溶体脱溶沉淀）4.根据碳钢（0.46C%）的CCT曲线示意图（P338），说明三条典型冷却曲线(a)、（b）、（c）对应获得的室温组织。十一章脱溶，回火。张治国部分判断题：1钢中铁素体相的碳含量是不变的2Ac1温度通常比Ar1温度高3奥氏体钢的塑性很好，易于变形，加工成型性能好4奥氏体钢为铁磁性钢，易于磁化5奥氏体形成温度升高时抑制奥氏体成核6奥氏体生长速度随温度升高而增大7一个奥氏体晶粒内仅能形成一个珠光体团8对组织为片状的珠光体钢进行塑性变形，将阻碍渗碳体的球状化对组织为片状珠光体的钢进行塑性变形将增大其中铁素体和渗碳体的位错密度和亚晶界数量有促进渗碳体球化的作用。9将钢快速冷却到室温一定能得到马氏体10钢在磁场中淬火，外加磁场将诱发马氏体相变，与不加磁场相比Ms点升高，并且相同温度下马氏体转变量增加11随钢中碳含量增加，马氏体相变温度下降12马氏体相变速度仅取决于冷却速度决定的马氏体的形核率，与马氏体晶粒长大速度无关13钢中马氏体晶体结构为碳在中的过饱和固溶体，属于体心正方（立方发生了畸变）点阵14钢中马氏体亚结构为高密度位错，片状马氏体压亚结构为孪晶15实验结果都证明，在屈服强度相同的情况下，位错型马氏体的断裂韧性和冲击功比孪晶马氏体好得多16贝氏体相变是由一个单相（）转变为另一个单相（）的过程17脱溶转变是一种共格切边型相变18高于室温的实效称为自然失效 室温才是选择题：1将钢缓慢加热至铁碳平衡相图中GS线以上温度时，铁素体将融入奥氏体，GS线称为（A3温度）2调制处理是一种热处理工艺，实质是A奥氏体化 B退火+淬火 C淬火加中温回火 D淬火加高温回火3钢中奥氏体形成过程不经过下列哪一个步骤A由a到y的点阵重构 B渗碳体的溶解C a点阵的切变 D 碳在奥氏体中的扩散重新分布4下列哪个因素和奥氏体成核无关A应力起伏5钢加热奥氏体化时，奥氏体成核位置不在（渗碳体内部亚晶界）6珠光体由铁素体和渗碳体交替堆叠而成，片层间距定义为S0，当S0为150-450nm时，能在光镜下观察到交叠的形貌，此时的珠光体形态称为A马氏体 B屈氏体 C片层珠光体 D索氏体珠光体,S0:150-450nm; 索氏体,S0:80-150nm; 屈氏体,S0:30-80nm7下列哪个不是马氏体相变阻力A马氏体奥氏体化学自由能差 B需要克服切变阻力而使母相点阵发生改组的能量 C在马氏体中形成大量位错孪晶等缺陷导致能量升高 D马氏体转变后在奥氏体附近产生塑性变形，消耗的能量。8下列哪一种贝氏体中碳化物以杆状或断续条状分布于铁素体条之间A下贝氏体 B上贝氏体 C粒状贝氏体 D无碳化物贝氏体9影响上贝氏体转变速度的主要因素A碳在铁素体中扩散 B渗碳体的形成 C碳在晶界出扩散 D摊在奥氏体中扩散。10影响下贝氏体转变速度的主要因素A碳在铁素体中扩散 B渗碳体的形成C 碳在晶界出扩散 D摊在奥氏体中扩散。11钢热处理时通常第一类回火脆性发生的温度区间A室温附近 B 250-400 C Ms点附近 D 450-600问答题1什么是钢的退火，其目的是什么？退火：将钢加热到适当温度（临界温度以上30-50度），保温一定时间，然后放到炉中缓慢冷却的热处理工艺。将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。 目的在于均匀化学成分，达到改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。3为什么奥氏体成核位置通常在铁素体和渗碳体两相界面上奥氏体晶核的形核位置通常在铁素体和渗碳体的两相界面上。这是因为：（） 在两相界面处，碳原子的浓度差较大，有利于获得形成奥氏体晶核所需的碳浓度；（ ） 在两相界面处，原子排列不规则，铁原子有可能通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移，从而促使奥氏体形核，即形核所需的结构起伏较小；（） 在两相界面处，杂质及其他晶体缺陷较多，具有较高的畸变能，新相形核时可能消除部分晶体缺陷而使系统的自由能降低。并且新相形核时产生的应变能也较容易借助相界（晶界）流变而释放。 珠光体团边界与铁素体和渗碳体的相界面一样，也是奥氏体的形核部位。此外，在快速加热时，由于过热度大，奥氏体临界晶核尺寸减小，且相变所需的浓度起伏也减小，因此新相奥氏体也可在铁素体内的亚晶界上形核。 4若处理不当过共析钢中的渗碳体将成网状或针状析出此时将显著增大钢的脆性采取什么措施可以消除这种组织？过共析钢的退火加热温度必须在Acm点以下，以避免网状渗碳体的形成。为了消除已经形成的网状或针（片）状渗碳体，应当加热到Acm点以上，使渗碳体全部溶于奥氏体中，然后快速冷却，使先共析渗碳体来不及析出而发生伪共析转变，得到伪共析组织，然后再进行球化退火处理。5在钢的珠光体相变中加热温度和保温时间的影响主要是通过改变奥氏体成分和组织状态来体现的，试述提高加热温度和延长保温时间对钢的珠光体转变影响加热温度和保温时间主要是通过改变奥氏体的成分和组织状态来影响珠光体转变的。若奥氏体成分不均匀，则有利于在高碳区形成渗碳体，在低碳区形成铁素体，并加速碳在奥氏体中的扩散，促进先共析相和珠光体的形成。钢中存在的未溶渗碳体，既可以作为先共析渗碳体的非均匀晶核，也可以作为珠光体领先相的晶核，因而也加速珠光体转变。所以，提高加热温度或延长保温时间，相当于增加奥氏体中碳和合金元素的含量，都使珠光体转变的孕育期增长，转变速度降低。另一方面，随着温度升高和保温时间延长，奥氏体的成分愈加均匀，奥氏体晶粒也愈加粗大。这些都导致珠光体的形核位置减少，降低形核率和长大速度，从而推迟珠光体转变。所以，加热温度低，保温时间短，均将加速珠光体的转变。6珠光体组织在工业上的重要应用之一是派敦处理，何为派敦处理？所谓派敦处理，就是使高碳钢获得细珠光体（索氏体）组织，再经过深度冷拔而获得高强度钢丝。7什么是马氏体转变？主要的特征是？将钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散性分散，在较低温度下发生的无扩散型相变称为马氏体相变。主要特征：切变共格和表面浮突现象；无扩散性；具有特定的位向关系和惯习面；在一个温度范围内完成相变；可逆性8试述一般情况下钢中化学成分对形成的马氏体形貌影响有何规律？母相奥氏体的化学成分是影响马氏体形态及其内部亚结构的主要因素，其中尤以碳含量最为重要。如Fe-C合金，0.3%C以下为板条状马氏体，1.0%C以上为片状马氏体，0.3%1.0%C之间为板条状和片状的混合组织。在Fe-Ni-C合金中，马氏体的形态和亚结构也随碳含量增加，由板条状想片状以及薄片状转化。在其他合金元素中，凡能缩小相区的均