天大合金固态相变期末试题（四套）及答案

2007～2008学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》A卷试卷2007～2008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①，②，③，其中④界面的弹性应变能最小。2．奥氏体是①固溶体，碳原子位于②位置，钢中马氏体是③固溶体，具有④点阵。3．奥氏体转变的四个阶段是①，②，③，④。4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为①，它随加热速度的增大而②。5．影响钢的Ms点的最主要因素是①，Ms随②升高而③。6．M转变的切变模型有①，②，③。7．M回火加热时，回火转变过程依次为①，②，③，④，⑤。8．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①类应力，原因是②；第③类应力，原因是④；第⑤类应力，原因是⑥。9．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行①，工业中也称为②处理。10．时效硬化机制有

①

，

②

，

③

。11．通常亚共析钢的淬火加热温度是在

①

，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度通常是在

②

。12．马氏体转变时K-S关系是指

①

(晶面关系)，

②

(晶向关系)。

三、选择(20分，每题1分)1．由铁碳相图可知,CA-F____CA-C,碳原子向F一侧扩散,有利于A的长大.(a)<

(b)>

(c)≤

(d)=2．奥氏体的长大速度随温度升高而____.(a)减小

(b)不变

(c)增大

(d)无规律3．亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为___.(a)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.(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．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Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1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+F7．一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8．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）Fe3C/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Fe3C10．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，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___。（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℃以上，b)350~550℃，c)350℃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，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B0的合金分别可以通过什么方式进行强化，为什么？

2007～2008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’SG’区后，可以不先析出先共析相而直接分解为F与Fe3C混合物—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①，②，③，其中④界面的弹性应变能最小。①共格界面，②半共格界面，③非共格界面，④非共格界面2．奥氏体是①固溶体，碳原子位于②位置，钢中马氏体是③固溶体，具有④点阵。①碳溶于γ－Fe所形成的固溶体，②γ－Fe八面体中心，③碳溶于a－Fe所形成的过饱和固溶体，④体心立方点阵3．奥氏体转变的四个阶段是①，②，③，④。①A形核，②A长大，③渗碳体溶解，④A的均匀化4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为①，它随加热速度的增大而②。①过热度，②增大5．影响钢的Ms点的最主要因素是①，Ms随②升高而③。①碳含量，②碳含量③降低。6．M转变的切变模型有①，②，③。①Bain模型，②K-S模型，③G-T模型7．M回火加热时，回火转变过程依次为①，②，③，④，⑤。①M中碳原子的偏聚和聚集，②M的分解，③残余A分解，④碳化物类型变化，⑤a相回复与再结晶。8．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①类应力，原因是②；第③类应力，原因是④；第⑤类应力，原因是⑥。第①三类应力，原因是②M分解，造成碳原子析出；第③二类应力，原因是④碳化物的析出；第⑤一类应力，原因是⑥。9．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行①，工业中也称为②处理。①高温回火，工业中也称为②调质处理10．时效硬化机制有

①

，

②

，

③

。

①内应变强化

，

②切过颗粒强化，

③绕过析出相（Orowan机制）

11．通常亚共析钢的淬火加热温度是在

①

，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度通常是在

②

。12．马氏体转变时K-S关系是指

①

(晶面关系)，

②

(晶向关系)。

①

｛110｝α’||｛111｝γ，②﹤111﹥α’||﹤110﹥γ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一侧扩散,有利于A的长大.()<

(b)>

(c)≤

(d)=2．(c)奥氏体的长大速度随温度升高而____.(a)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___.(a)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)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．(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A1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8．（c）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）Fe3C/P界面9．（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Fe3C10．（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。(a)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范围是：（a)550℃以上，（b)350~550℃，（c)350℃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

。(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Fe3C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ΔG＝－（ΔGV+ΔGD）+Sg+E+ΣT，当t=Ms时，（ΔGV+ΔGD）即为M转变所需的驱动力ΔGa®g’，而阻力包括三个方面，分别是界面能Sg、弹性能E，还有ΣT（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）转变温度高温（开始温度A1）低温（Ms）转变产物F和Fe3C的机械混合物C溶于α-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850℃淬火，350℃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，并分析其失效的具体原因。答：

一、了解相关情况，包括服役条件、时间等；一、查阅相关资料，包括30＃钢的强度、屈服极限、TTT图CCT图等，回火处理的相关工艺等；二、进行相关实验，做对照分析，包括：

a)

测定成分及金相组织观察，判定是否为成分原因；

b)

测定强度及屈服极限等，看是否与资料显示一致，判断是否为操作不当或材料老化造成的正常断裂；

c)

进行断口分析，判断是否在回火的过程中发生了回火脆性，一般在350℃回火时多会发生第一类回火脆性。判定方法是将材料全部加热到350℃以上，再进行冷却，则第一类回火脆性会消失。

d)

判断是否加热环节出现问题，如果A化温度过高，淬火速度过快，则易造成晶粒粗大、内应力大，造成变形开裂等。提出如下改进方案：1）调整回火温度，使回火温度避开第一类和第二类回火脆性温度范围；2）添加少量的合金元素如：钼、钨、钛、铝等，使第一类回火脆性被减弱；3）改善加热规程，使奥氏体晶粒细化，同时降低淬火后的残余奥氏体的量，从而减弱第一类回火脆性。

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B0的合金分别可以通过什么方式进行强化，为什么？

2007～2008学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷试卷2007～2008学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》（B卷

共2页）（考试时间：2008年6月19日）题号一二三四五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①，②，③，其中④界面的弹性应变能最小。2．奥氏体是①固溶体，碳原子位于②位置，钢中马氏体是③固溶体，具有④点阵。3．奥氏体转变的四个阶段是①，②，③，④。4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为①，它随加热速度的增大而②。5．影响钢的Ms点的最主要因素是①，Ms随②升高而③。6.M转变的切变模型有①，②，③。7．M回火加热时，回火转变过程依次为①，②，③，④，⑤。8．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①类应力，原因是②；第③类应力，原因是④；第⑤类应力，原因是⑥。9．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行①，工业中也称为②处理。10．时效硬化机制有

①

，

②

，

③

。11．通常亚共析钢的淬火加热温度是在

①

，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度通常是在

②

。12．马氏体转变时K-S关系是指

①

(晶面关系)，

②

(晶向关系)。

三、选择(20分，每题1分)1．由铁碳相图可知,CA-F____CA-C,碳原子向F一侧扩散,有利于A的长大。(a)<

(b)>

(c)≤

(d)=2．奥氏体的长大速度随温度升高而____。(a)减小

(b)不变

(c)增大

(d)无规律3．亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为___。(a)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。(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．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Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1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+F7．一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8．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)Fe3C/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Fe3C10．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，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___。(a)等温线

(b)共析线

(c)A1

(d)先共析线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℃以上

b)350～550℃

c)350℃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？5.过共析钢一般应该在什么温度下淬火？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850℃淬火，350℃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，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。

2007～2008学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B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’SG’区后，可以不先析出先共析相而直接分解为F与Fe3C混合物—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①，②，③，其中④界面的弹性应变能最小。①共格界面，②半共格界面，③非共格界面，④共格界面2．奥氏体是①固溶体，碳原子位于②位置，钢中马氏体是③固溶体，具有④点阵。/div>①碳溶于γ－Fe所形成的固溶体，②γ－Fe八面体中心，③碳溶于a－Fe所形成的过饱和固溶体，④体心立方点阵3．奥氏体转变的四个阶段是①，②，③，④。①A形核，②A长大，③渗碳体溶解，④A的均匀化4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为①，它随加热速度的增大而②。①过热度，②增大5．影响钢的Ms点的最主要因素是①，Ms随②升高而③。①碳含量，②碳含量③降低。6．M转变的切变模型有①，②，③。①Bain模型，②K-S模型，③G-T模型7．M回火加热时，回火转变过程依次为①，②，③，④，⑤。①M中碳原子的偏聚和聚集，②M的分解，③残余A分解，④碳化物类型变化，⑤a相回复与再结晶。8．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①类应力，原因是②；第③类应力，原因是④；第⑤类应力，原因是⑥。第①三类应力，原因是②M分解，造成碳原子析出；第③二类应力，原因是④碳化物的析出；第⑤一类应力，原因是⑥。9．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行①，工业中也称为②处理。①高温回火，工业中也称为②调质处理10．时效硬化机制有

①

，

②

，

③

。

①内应变强化

，

②切过颗粒强化，

③绕过析出相（Orowan机制）

11．通常亚共析钢的淬火加热温度是在

①

，过共析钢为了减少变形开裂，其淬火加热温度通常是在

②

。12．马氏体转变时K-S关系是指

①

(晶面关系)，

②

(晶向关系)。

①

｛110｝α’||｛111｝γ，②﹤111﹥α’||﹤110﹥γ

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一侧扩散,有利于A的长大.()<

(b)>

(c)≤

(d)=2．(c)奥氏体的长大速度随温度升高而____.(a)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___.(a)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)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．(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A1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8．（c）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）Fe3C/P界面9．（d）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Fe3C10．（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。(a)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.（d）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范围是：（a)550℃以上，（b)350~550℃，（c)350℃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

。(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、回火的目的。淬火：提高强韧性、弹性、耐蚀性和耐热性及硬度和耐磨性回火：1）提高钢塑性、韧性，达到硬度强度、塑性韧性的配合；2）消除淬火后内应力，防止变形、开裂；3）改善钢的切削加工性2．珠光体中球状碳化物形成的途径。

2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》A卷试卷2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》（A卷

共5页）（考试时间：2009年6月22日）题号一二三四五成绩核分人签字得分

一、名称解释(10分，每题2分)1．

回火马氏体2．

回火脆性3．

组织遗传4．

时效5．

形状记忆效应

二、填空：(20分，每空0.5分)1.

马氏体转变时K-S关系是指

(晶面关系)，

(晶向关系)。2.奥氏体是

点阵。固溶体，碳原子位于

位置，钢中马氏体是

。3.

固相界面根据其共格性有

，

，

，其中非共格界面的弹性应变能最小。4.M回火加热时，回火转变过程依次为

，

，

，

。5.

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

。6.时效硬化机制有

，

，

。7.A转变时，转变温度与临界点A1之差称为过热度，它随加热速度的增大而

。8.

奥氏体转变的四个阶段是，，，

。9.

影响钢的Ms点的最主要因素是

，Ms随

升高而

。10.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。11.一般退火采取的冷却方式为

，正火的冷却方式为

，正火后强度略

于退火后的强度。12.分析物相组成的手段主要有三种，请举出其中的两种：

，

。

三、选择题（20分，每题1分）1．由铁碳相图可知，奥氏体转变时，CA-F_

___CA-C,碳原子向F一侧扩散，有利于A的长大。(a)<

(b)>

(c)≤

(d)=2．珠光体的片层间距随着过冷度的增加而___

_。(a)减小

(b)不变

(c)增大

(d)无规律3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_

__。(a)冷时效

(b)过时效

(c)温时效

(d)自然时效4．亚共析钢的先共析铁素体是在__

__以上向奥氏体转变的。(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．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6．淬火钢在

温度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性，几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。(a)250～400℃

(b)450～600℃

(c)100～300℃

(d)350～650℃7．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)Fe3C/P界面8．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Fe3C9．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10．随着贝氏体形成温度的降低，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11．与上贝氏体相比，下贝氏体具有

的强度和

的韧性。(a)较低，较高

(b)较高，较高

(c)较低，较高

(d)较高，较低12．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13．亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为__

_。(a)F

(b)A

(c)F+A

(d)P+F14．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15．选出过冷奥氏体向马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16．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．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．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19．几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。第一类回火脆性出现温度范围是

。(a)450～600℃

(b)250～400℃

(c)200℃以下

(d)Ms点以下20．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

四、答题（20分，每题5分）1.说明钢的淬火、回火的目的。2.简述影响Ms点的因素有哪些？3.试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。4.M转变需要很大的过冷度，为什么？

五、论述题(30分，1和2题为必做题；3、4和5题中任选两题)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）临界冷却曲线；（3）分别获得M，P，B下，P＋B，B下+M组织的冷却速度曲线。3.(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。4.(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850℃淬火，350℃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，并分析其失效的具体原因。5.（6分）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B0的合金分别可以通过什么方式进行强化，为什么？

2008～2009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．

回火马氏体答：淬火钢在低温回火时得到的组织。2．

回火脆性答：随回火温度升高，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．

组织遗传答：合金钢构件在热处理时，常出现由于锻压、轧制、铸造、焊接等工艺而形成的原始有序粗晶组织。这些非平衡的粗晶有序组织（马氏体、贝氏体、魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象，称为组织遗传。4．

时效答：过饱和的固溶体在室温放置或加热到一定温度下保持一段时间，使得溶质原子在固溶体点阵中的一定区域内析出、聚集、形成新相，引起合金的组织和性能的变化称为时效。5．

形状记忆效应答：将某些金属材料进行变形后加热到某一特定温度以上时，能自动回复到原来的形状的效应。二、填空：(20分，每空0.5分)1.

马氏体转变时K-S关系是指｛110｝α’||｛111｝γ(晶面关系)，﹤111﹥α’||﹤110﹥γ(晶向关系)。2.

奥氏体是碳溶于γ－Fe所形成的固溶体固溶体，碳原子位于γ－Fe八面体中心位置，钢中马氏体是碳溶于a－Fe所形成的过饱和固溶体固溶体，具有

体心正方点阵

点阵。3.

固相界面根据其共格性有共格，半共格，非共格，其中非共格界面的弹性应变能最小。4.

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

，M的分解

，残余A分解

，碳化物类型变化

，a相回复与再结晶

。5.

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a相再结晶。6.

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）。7.

A转变时，转变温度与临界点A1之差称为过热度，它随加热速度的增大而增大。8.

奥氏体转变的四个阶段是A形核，A长大，渗碳体溶解，A均匀化。9.

影响钢的Ms点的最主要因素是含碳量，Ms随含碳量升高而降低。10.高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行

高温回火，工业中也称为调质处理。11.一般退火采取的冷却方式为

炉冷，正火的冷却方式为空冷，正火后强度略

高于退火后的强度。12.分析物相组成的手段主要有三种，请举出其中的两种：中子衍射，X射线衍射。三、选择题（20分，每题1分）1．由铁碳相图可知，奥氏体转变时，CA-F_(a)___CA-C,碳原子向F一侧扩散，有利于A的长大。(a)<

(b)>

(c)≤

(d)=2．珠光体的片层间距随着过冷度的增加而___(a)

_。(a)减小

(b)不变

(c)增大

(d)无规律3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_(b)__。(a)冷时效

(b)过时效

(c)温时效

(d)自然时效4．亚共析钢的先共析铁素体是在__(d)__以上向奥氏体转变的。(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC35．球化处理由片状向粒状转变，可_

(c)___，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6．淬火钢在

（b）

温度之间出现的回火脆性称为第二类回火脆性。(a)250～400℃

(b)450～600℃

(c)100～300℃

(d)350～650℃7．发生P转变时，Fe3C形核于__(c)__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)Fe3C/P界面8．共析成分的奥氏体发生珠光体转变时，会发生碳在_(a)_和_

_中的扩散。(a)F和A

(b)F和P

(c)P和A

(d)F和Fe3C9．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(b)__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10．随着贝氏体形成温度的降低，强度逐渐(b)，韧性

。(a)降低，降低

(b)增加，增加

(c)降低，增加

(d)增加，降低11．与上贝氏体相比，下贝氏体具有

(b)

的强度和

的韧性。(a)较低，较高

(b)较高，较高

(c)较低，较高

(d)较高，较低12．珠光体转变的形核率I及长大速度V随过冷度的增加_(d)___。(a)先减后增

(b)不变化

(c)增加

(d)先增后减13．亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为__(c)

_。(a)F

(b)A

(c)F+A

(d)P+F14．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)__。(a)最大处

(b)最小处

(c)平均值处

(d)次大处15．选出过冷奥氏体向马氏体转变时的相变阻力__(b)(c)_

。(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16．亚(过)共析钢的TTT曲线左上方有一__(d)_。

(a)等温线

(b)共析线

(c)A1

(d)先共析线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)__。(a)越小

(b)越大

(c)不变

(d)先增后减18．在Ms点以上由变形产生的马氏体为

(b)。(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19．几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。第一类回火脆性出现温度范围是

(b)

。(a)450～600℃

(b)250～400℃

(c)200℃以下

(d)Ms点以下20．在成分相同的情况下，粒状珠光体的强度和硬度比片状的_(d)__，塑性___。(a)较高，较好

(b)较低，较低

(c)较高，较低

(d)较低，较好

四、答题（20分，每题5分）1.说明钢的淬火、回火的目的。

答：淬火主要的目的提高强韧性、弹性（如弹簧）、耐蚀性和耐热性及硬度和耐磨性（如刀具、量具、模具等）回火的目的主要包括三方面：1）提高钢塑性、韧性，达到硬度强度、塑性韧性的配合；2）消除淬火后内应力，防止变形、开裂；3）改善钢的切削加工性

2.简述影响Ms点的因素有哪些？

答：1）奥氏体的化学成分；2）加热规程的影响；3）冷却速度的影响；4）弹性应力的影响；5）塑性变形的影响

3.试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。

答：当珠光体中Fe3C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ΔG＝－（ΔGV+ΔGD）+Sg+E+ΣT，其中，ΔGV表示M与A的化学自由焓差，ΔGD表示A晶体缺陷所提供的能量，过冷度越大，ΔGV越大，这两部份即为M转变的驱动力。当t=Ms时，（ΔGV+ΔGD）即为M转变所需的驱动力ΔGa®g’，而阻力包括三个方面，分别是界面能Sg、弹性能E，还有ΣT（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），只有当ΔG＜0时M转变才能发生，由于该转变需要克服的阻力较大，因此，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和2题为必做题；3、4和5题中任选两题)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）转变温度高温（开始温度A1）低温（Ms）转变产物F和Fe3C的机械混合物C溶于α-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）临界冷却曲线；（3）分别获得M，P，B下，P＋B，B下+M组织的冷却速度曲线。3.（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。答：首先，随着淬火钢碳含量的增加，其中残余奥氏体的量会随之增加，尤其是当碳含量大于0.6%以后。同时，残余奥氏体的量与淬火温度密切相关，随着淬火温度的提高，马氏体中的碳含量增加，但残余奥氏体的量也随之增加。

采用完全淬火时，随着碳含量的增加，淬火得到M硬度有所增加，但溶入奥氏体当中的碳含量较高，淬火到室温是其内残余奥氏体的量也较高，此时钢的硬度反而有所下降；

采用不完全淬火时，随着碳含量的增加，淬火得到的M硬度有所增加，同时，由于淬火温度较低，溶入A中的碳含量也较低，因此冷却到室温时的残余奥氏体的量比完全淬火时少，所以此时硬度几乎没有变化；如果采用完全淬火，随着碳含量的增加，冷却到室温虽然残余奥氏体的量较多，但如果进行深冷处理，此时会有相当一部分残余奥氏体发生向M的转变，从而使碳钢的硬度升高。4.(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850℃淬火，350℃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，并分析其失效的具体原因。

答：1.了解相关情况，包括服役条件、时间等；查阅相关资料，包括30＃钢的强度、屈服极限、TTT图CCT图等，回火处理的相关工艺等；2.进行相关实验，做对照分析，包括：(1)测定成分及金相组织观察，判定是否为成分原因；(2)测定强度及屈服极限等，看是否与资料显示一致，判断是否为操作不当或材料老化造成的正常断裂；(3)进行断口分析，判断是否在回火的过程中发生了回火脆性，一般在350℃回火时多会发生第一类回火脆性。判定方法是将材料全部加热到350℃以上，再进行冷?amp;acute

2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷试卷2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》（B卷

共5页）（考试时间：2009年6月22日）题号一二三四五成绩核分人签字得分

一、名称解释(10分，每题2分)1．

回火马氏体2．

回火脆性3．

二次硬化现象4．

晶粒度5．

形状记忆效应二、填空：(20分，每空0.5分)1.M转变的切变模型有

，

，

。2．奥氏体转变的四个阶段是

，

，

，

。3．固相界面根据其共格性有

，

，

，其中

界面的弹性应变能最小。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．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。6．影响钢的Ms点的最主要因素是

，Ms随

升高而

。7.一般退火采取的冷却方式为

，正火的冷却方式为

，正火后强度略

于退火后的强度，组织更

。8.M回火加热时，回火转变过程依次为

，，，。9．时效硬化机制有

，

，

。10．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。11．马氏体转变时K-S关系是指

(晶面关系)，

(晶向关系)。13．常用的淬火介质中，淬火时伴随有物态变化的介质有：，等；没有物态变化的介质有，等。

三、选择(20分，每题1分)1.亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为___。(a)F

(b)A

(c)F+A

(d)P+F2.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A1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+F3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了___。(a)冷时效

(b)过时效

(c)温时效

(d)自然时效4．选出过冷奥氏体向马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5．亚共析钢的先共析铁素体是在____以上向奥氏体转变的。(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC36．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7．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A1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+F8．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9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为____。(a)淬火加低温回火

(b)退火

(c)正火

(d)贝氏体等温淬火10．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11．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)Fe3C/P界面12．随着贝氏体形成温度的降低，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．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Fe3C15．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__

_。(a)等温线

(b)共析线

(c)A1

(d)先共析线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．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19．上贝氏体转变的形成温度范围是

。(a)550℃以上

(b)350～550℃

(c)350℃以下

(d)Ms点以下20．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

四、简答题：（20分，每题5分，＊注：任选其中四题）1.简述珠光体中球状碳化物形成的途径。2.说明钢的淬火、回火的目的。3.简述相间析出与珠光体转变的异同点。4.过共析钢一般应该在什么温度下淬火？为什么？5.试分析弹簧钢丝经“派登”处理后具有高强度、高塑性的原因。

五、论述题(30分)1.(8分)某电站汽轮发电机转子，由30CrNi制成，热处理工艺为：淬火和550℃回火（回火后缓慢冷却到室温），长期运行后转子发生沿晶断裂，造成严重事故。试分析其断裂的原因，并说明这种现象的主要特征和影响因素，应如何预防此类事故？2.

(10分)试从转变热力学，动力学，组织，晶体学及性能等方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的异同点。3.

(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4.

(6分)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。说明两个相图中成份为B0的合金各可以通过什么方式进行强化，为什么？

2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷答案一、名称解释(10分，每题2分)

1.回火马氏体:淬火钢在低温回火时得到的组织。2.回火脆性:随回火温度升高，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.

二次硬化现象:当M中K形成元素含量足够多时，500°C以上回火会析出合金碳化物，细小的弥散分布的合金K将使已经因回火温度升高而下降的硬度重新升高，故称二次硬化。4.晶粒度:设n为放大100倍时每645mm2(lin2)面积内的晶粒数，则下式中的N被用来表示晶粒大小的级别，被称为晶粒度。N=2N-15.形状记忆效应:将某些金属材料进行变形后加热到某一特定温度以上时，能自动恢复原来形状的效应。二、填空：(20分，每空0.5分)1.M转变的切变模型有Bain模型，

K-S模型，G-T模型。2．奥氏体转变的四个阶段是A形核，A长大，渗碳体溶解，A均匀化。3．固相界面根据其共格性有共格界面，半共格界面，非共格界面，其中非共格界面的弹性应变能最小。4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为过热度，它随加热速度的增大而增大。5．奥氏体是碳溶于γ－铁固溶体，碳原子位于八面体中心位置，钢中马氏体是

碳在α铁中的过饱和固溶体，具有体心立方点阵6．影响钢的Ms点的最主要因素是碳含量，Ms随碳含量升高而降低。7．一般退火采取的冷却方式为

炉冷

，正火的冷却方式为

空冷

，正火后强度略

高于于退火后的强度，组织更细小

。8．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，M的分解，残余A分解，碳化物类型变化，a相回复与再结晶。9．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）。10．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行高温回火，工业中也称为派登

处理。11．马氏体转变时K-S关系是指｛110｝α’||｛111｝γ(晶面关系)，﹤111﹥α’||﹤110﹥γ

(晶向关系)。12.常用的淬火介质中，淬火时伴随有物态变化的介质有：水，水溶液（油）等；没有物态变化的介质有熔盐，碱（熔融金属）等。三、选择(20分，每题1分)1.亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为__c_。(a)F

(b)A

(c)F+A

(d)P+F2.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A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。(a)A+P

(b)A+Fe3C

(c)F+Fe3C

(d)A+F

3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_b__。(a)冷时效

(b)过时效

(c)温时效

(d)自然时效4．选出过冷奥氏体向贝氏体转变时的相变阻力__b,c_

(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5．亚共析钢的先共析铁素体是在__d__以上向奥氏体转变的。(a)AC1

(b)T0

(c)A1

(d)AC36．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。(a)退火

(b)淬火

(c)回火

(d)正火7．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A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。(a)A+P

(b)A+Fe3C

(c)F+Fe3C

(d)A+F8．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

b___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9．要想获得综合力学性能好的钢，最适宜且经济的热处理方式为__d__。(a)淬火加低温回火

(b)退火

(c)正火

(d)贝氏体等温淬火10．球化处理由片状向粒状转变，可__c__，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11．发生P转变时，Fe3C形核于_c___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)Fe3C/P界