金属学与热处理

来源:互联网 编辑:李元芳 手机版

1、 概念题

1、 晶胞

在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析点阵排列的规律性,这个最小的几何单元称为晶胞。

2、 配位数

在晶体结构中,与任意一个原子最近邻并等距离的原子数目 。

3、 多晶型性转变

在外部条件(如温度和压强)改变时,金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型性转变,也叫同素异构转变。

4、 过冷现象

实际结晶温度T1低于理论结晶温度T0的现象。

5、 离异共晶

在先共晶相数量较多而共晶相数量较少时,共晶组织中与先共晶相相同的那一相可能依附于先共晶相生长,剩下的另一相单独存在于晶界处,使共晶组织特征消失。这种两相分离的共晶称为离异共晶

6、 加工硬化

随着塑性变形程度的增加,金属的强度和硬度升高,而塑性和韧性下降,这一现象称为加工硬化

7、 再结晶

当冷变形金属的加热温度高于回复温度时,在变形组织中产生新的无畸变的晶核,并迅速长大形成等轴晶粒,逐渐取代全部变形组织,这个过程称为再结晶

8、 回火脆性

随回火温度提高,淬火钢冲击韧性上升是总的变化趋势,但在某些温度区间回火,可能出现冲击韧性显著降低的现象,这种脆化现象称为钢的回火脆性

2、 简答题

1、 影响置换固溶体溶解度的因数有哪些

1)固溶体的偏聚和有序

2)正常价化合物的特点与分类

3)电子化合物的特点与分类

4)间隙相与间隙化合物的区别

2、 细化晶粒有哪些方法

①快速冷却

提高冷却速度,增大过冷度,增大形核率与长大速度比值(N/G),细化晶粒。一般只适用于小件和薄件,对大件很难实现。

②变质处理

变质处理是在浇注前往液态金属中加入形核剂(变质剂),促进形成大量的非均匀形核来细化晶粒。

③振动和搅拌

对即将凝固的液态金属进行振动和搅拌,一方面依靠外界输入能量使晶核提前形成,另一方面使成长中的枝晶破碎,使晶核数目增加,细化晶粒。

振动和搅拌的方法有:机械振动,电磁振动和超声振动。

3、 珠光体向奥氏体转变的基本过程

奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化

3、 论述题

1、 试述马氏体高强度和高硬度的原因

马氏体具有高硬度、高强度的原因是多方面的,其中主要包括固溶强化、相变强化、时效强化以及晶界强化等。首先是碳对马氏体的固溶强化,过饱和的间隙原子碳在α相晶格中造成晶格的正方畸变,形成一个强烈的应力场,该应力场与位错发生强烈的交互作用,阻碍位错的运动,从而提高马氏体的硬度和强度;其次是相变强化,马氏体转变时,在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构,如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的孪晶等,这些缺陷都将阻碍位错的运动,使得马氏体强化;最后,时效强化也是一个重要的强化因素,马氏体形成以后,由于一般钢的M S点大都处在室温以上,因此在淬火过程中及在室温停留时,或在外力作用下,都会发生“自回火”,即碳原子和合金元素的原子向位错及其他晶体缺陷处扩散偏聚或碳化物的弥散析出,钉扎位错,使位错难以运动,从而造成马氏体时效强化;第四,原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响,原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束的尺寸对马氏体的强度也有一定的影响

2、 试述Al-4%Cu合金固溶处理后的脱溶过程

①G.P.区的形成Cu原子通过扩散,沿母相Al的{100}晶面偏聚富集,形成的薄片状的Cu原子富集区,称为G.P.区。G.P.区的形状:薄片状G.P.区的尺寸:片厚0.3-0.6nm,直径8nmG.P.区的晶体结构:与母相相同,面心立方G.P.区与基体的界面:完全共格

②过渡相θ”的形成Cu原子进一步扩散, G.P.区长大,形成有序结构,因其有一定的成分和结构,称为过渡相θ”。θ”相的形状:薄片状θ”相的尺寸:片厚0.8-2nm,直径15-40nm

θ”相的晶体结构:正方结构,a=0.404nm, c=0.76-0.86nmθ”相与基体的界面:完全共格

③过渡相θ’的形成Cu原子进一步扩散, θ” 相长大,点阵常数变化,成分接近Al2Cu,界面共格下降,称为过渡相θ’ 。θ’相的形

状:片状,θ’相的尺寸:进一步长大

θ’相的晶体结构:正方结构,a=0.404nm, c=0.58nmθ’相与基体的界面:部分共格

④平衡相θ的形成

θ’ 相进一步长大,点阵常数变化,界面共格消失,形成稳定化合物Al2Cu,称为平衡相θ。θ相的形状:块状。θ相的尺寸:很大,θ相的晶体结构:正方结构,a=0.607nm, c=0.478nm

θ相与基体的界面:不共格

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