哈工大金属学与热处理原理初试经典试题.docx
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1、哈工大金属学与热处理原理初试经典试题第三章什么是成分过冷?画图说明成分过冷是如何形成的?(以固相中无集中,液相中只有集中而无对流搅拌的状况为例说明)并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。成分过冷:实质是液相成分变化引起过冷状况发生变化。异分结晶必定导致溶质在液、固相中的浓度变化,而固溶体的平衡结晶温度则随合金成分的不同而变化,进而引起过冷状况变化。自己把图画上(共五个)假设液态金属中仅集中,即集中不能充分进行。由图(a)结晶的固相成分总是低于平衡成分Co,故将溶质排到界面前沿,由于不能充分集中,便在界面处产生溶质浓度梯度薄层。结合图(C)(d),固溶体平衡结晶温度随溶质浓度的变化而变化
2、。将实际温度分布(b)与平衡结晶温度分布(e)叠加,便在固液界面前肯定范围的液相中消失了过冷区域。平衡结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度,这个过冷度是由于液相中成分变化引起的,故称为成分过冷。成分过冷对晶体长大方式的影响:随着成分过冷的增大,固溶体晶体由平面状向胞状、树枝状的形态进展成分过冷对铸锭组织的影响:固溶体合金的铸锭组织也是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区组成。当溶质含量固定时,随着G的增加成分过冷区下降,铸锭组织由等轴晶向柱状晶进展;当G固定时,随着浓度的增加,成分过冷区增大,铸锭组织由柱状晶向等轴晶过度,有利于等轴晶形成。(注:液相中的温度梯度G越小,成长速度R和溶质的浓度CO
3、越大,则有利于形成成分过冷Q第四章试述铁碳合金平衡组织中铁素体和渗碳体的形态、特征和数量对合金组织和性能的影响。从奥氏体中析出的铁素体一般呈块状,而经共析反应生成的珠光体中的铁素体,由于同渗碳体要相互制约,呈交替层片状。而渗碳体由于生成的条件不同,使其形态变得非常简单。当W(C)=O.0218%时,三次渗碳体从铁素体中析出,沿晶界呈小片状分布。共析渗碳体是经共析反应生成的,与铁素体呈交替层片状,而从奥氏体中析出的二次渗碳体,则以网络状分布于奥氏体的晶界.共晶渗碳体是与奥氏体相关形成的,在莱氏体中为连续的基体,比较粗大,有时呈鱼骨状。一次渗碳体是从液相中宜接形成的,呈规章的长条状。随含碳量的增加
4、,铁碳合金的组织变化挨次为铁素体是软韧相,渗碳体是强硬相。随含碳量增加,渗碳体渐渐增多,铁素体渐渐削减,合金硬度提升,塑性、韧性下降;强度先提升,当W(C)=1%时强度达到最大值,之后随含碳量增加,强度渐渐减小,这是由于W(C)1%时,脆性的二次渗碳体于晶界形成连续的网络,使钢的脆性大大增加。进行拉伸试验时简单沿二次渗碳体处产生早期裂纹并进展至断裂,使强度下降。因此,为了保证工业上使用的铁碳合金具有适当的塑性和韧性,合金中渗碳体相的数量不应过多。第六章多晶体塑性变形特点?1、不同时性:只有处在有利位向(取向因子最大)的晶粒的滑移系才能首先开动2、不匀称性:每个晶粒的变形量各不相同,而且由于晶界
5、的强度高于晶内,使得每一个晶粒内部的变形也是不匀称的。3、协调性:多晶体的塑性变形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互协调性。依据理论推算,每个晶粒至少需要有五个独立滑移系。注:由协调性可知,滑移系较多的体心、面心立方通过多滑移表现出良好的塑性,而密排六方金属滑移系少,晶粒间协调性差,故塑性变形力量低。试用多晶体塑性变形过程说明纯金属晶粒越细、强度越高、塑性越好的缘由?1993、1997室温变形时,由于晶界强度高于晶内,所以晶粒越细,单位体积内所含晶界越多,强化效果越好。由HaH-PetCh公式,。s=。O+Kd(-12),晶粒直径d越小,OS就越高,这就是细晶强化。多晶体的每个晶粒都处在其他晶粒
6、的包围之中,变形不是孤立的,要求接近的晶粒相互协作,协调己经发生塑性变形的晶粒的外形的转变。塑变一开头就必需是多系滑移。晶粒越细小,变形协调性越好,塑性也就越好。此外,晶粒越细小,位错塞积引起的应力集中越不严峻,可以减缓裂纹的萌生,曲折的晶界不利于裂纹的扩展,有利于强度和塑性的提高。塑性变形对金属组织结构与性能的影响?1996、2006组织结构:1.形成纤维组织2.形成变形织构3.亚结构的细化:随着变形量的增加,位错交织缠结,在晶粒内形成胞状亚结构,叫形变胞4.点阵畸变严峻:金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷(空位、间隙原子、位错等),使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置,而造成的晶格畸变。性能:
7、1、各向异性:形成了显微组织和变形织构。2、形变强化:变形过程中位错密度提升,导致形变胞的不断形成和细化,对位错的滑移产生巨大的阻碍作用,使金属的变形抗力显著提升。3、使金属耐腐蚀性下降。塑性变形后的金属随着加热温度的提升和时间的延长,可能会发生组织性能变化规律(说明冷变形金属在加热过程中各阶段组织与性能的变化。)回复:性能变化不大:强度下降较少,塑性、韧性有所提高;组织无明显变化,晶粒仍保持纤维状或扁平状。再结晶:性能变化:性能恢复到冷变形前状态;组织变化:碎化的、拉长的或压扁的晶粒变成匀称细小的等轴晶粒结构变化:晶格扭曲畸变消逝,内应力消逝。晶粒长大:发生二次再结晶:晶粒变得特殊粗大性能恶
8、化。再结晶温度:经过大量变形(70%)的金属在约Ih的时间保温时间内,能够完成再结晶(再结晶体积分数95%)的最低加热温度。再结晶的温度及影响因素(1)金属冷变形量越大,再结晶温度越低;(2)金属纯度越高再结晶温度越低(3)金属的原始晶粒尺寸越细,再结晶温度越低(4)加热时间和加热速度:延长退火加热保温时间,可降低再结晶温度;提高加热速度,会使再结晶温度提升。影响再结晶晶粒大小的因素1、变形程度2、原始晶粒尺寸3、杂质与合金元素4、变形温度5、再结晶退火温度临界变形度及其在工业生产中的意义(临界变形度对金属再结晶后组织和性能的影响)当变形量很小时,由于储存能很小,不足以引起再结晶,故晶粒度不转
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