金属学与热处理课后答案(哈工大第3版)(2)

第四章

1、何谓铁素体、奥氏体和渗碳体？他们的晶体结构如何？性能如何？ 版本一：

铁素体：碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，用符号F或 α表示；为体心立方结构；强度硬度低，塑性韧性高。

奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，以符号A表示；为面心立方结构；强度硬度低，塑性韧性高。

渗碳体： 铁与碳形成的间隙化合物Fe3C，含碳量为ωC=6.69%，可用Cm表示；属正交晶系，结构复杂；硬度高、塑性差，低温下具有一定的铁磁性。 版本二：

2、标注出图上的点、线和相区，说明有几个恒温反应，

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单相区——5个

相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：

液相区(L)——ABCD以上区域 δ固溶体区——AHNA 奥氏体区(γ)——NJESGN

铁素体区(α)——GPQ(Fe3C)——DFK直线以左 渗碳体区

两相区——7个

7个两相区分别存在于两个相应的单相区之间：

L+δ——AHJBA L+γ——BJECB L+Fe3C——DCFD δ+γ——HNJH γ+α——GPSG

γ+ Fe3C——ESKFCE

α+ Fe3C——PQLKSP+ Fe3C+ 三相区——3个

包晶线——水平线HJB(Lδ+γ) 共晶线——水平线ECF(Lγ+Fe3C) 共析线——水平线PSK(γ+α+ Fe3C)

包晶转变 发生在1495℃（水平线HJB），反应式为：LB+δHγJ 式中L0.53——含碳量为0.53%的液相； δ0.09——含碳量为0.09%的δ固溶体；

γ0.17——含碳量为0.17%的γ固溶体，即奥氏体，是包晶转变的产物。

含碳量在0.09~0.53%之间的合金冷却到1495℃时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。 共晶转变发生在1148℃（水平线ECF），反应式为：LCγE+Fe3C

共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用Ld表示。凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148℃时，都会发生共晶反应，形成莱氏体。 共析转变发生727℃（水平线PSK），反应式为：γSαP+Fe3C

共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用字母P表示。含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727℃ 时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。 Fe-Fe3C相图中的ES、PQ、GS三条特性线也是非常重要的，它们的含义简述如下： ES线（Acm线）是碳在奥氏体中的溶解度曲线。奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解2.11%的碳。而在727℃时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148℃冷到727℃的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)。

PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。727℃时铁素体中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200℃仅可以溶解7×10-7%C。所以铁碳合金由727℃冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。

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GS线（A3线）是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。 4、何谓一次渗碳体、二次渗碳体和三次渗碳体？何谓共晶渗碳体和共析渗碳体？在显微镜下他们的形态有何特点？计算二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分含量。

从液态铁碳合金中单独结晶出的先共晶渗碳体称一次渗碳体：由于在液体金属中开始结晶形成时，周围对其成长没有阻力：其形态呈粗大较规则的板片状：

4、 根据Fe-Fe3C相图，试分析含碳量分数①0.45%的碳钢、②1.2%的碳钢、③。4.3%的工晶白口

铁④2.5%的亚共白口铁、⑤4.7%过共晶白口铁缓冷时组织转变，画出温度-时间冷却曲线及每一阶段的显微组织示意图，并计算组织组成物和相组成物的相对质量分数。

11、根据Fe-C合金平衡组织说明以下几种情况：

（1）含碳量ω（C）=0.8%的钢比含碳ω（C）=0.4%的亚共晶钢强度高、硬度高而塑性韧性差；

（2）ω（C）=1.2%的碳钢比ω（C）=0.8%的碳钢硬度高，但强度低。

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答：（1）随碳含量升高，珠光体含量升高，故硬度随碳含量升高而升高，强度在

ω（C）<1%时随含碳量升高而升高，塑性韧性随碳含量升高而降低。

（2）均为共析钢，在共析钢中含碳质量分数在接近1%时，其强度达到最高值，随含碳量升高，强度下降，原因是由于脆性的二次渗碳体在含碳高于1%时，晶界形成连续网络，使钢脆性增加，故强度低，而硬度随碳含量升高而升高。

12、根据Fe-C合金组织与性能的关系，画出强度（σ）、硬度（HB）、塑性（δ、ψ）和韧性（a）与钢中含碳量的变化关系曲线，并解释。

答：随碳含量增加，碳素钢的硬度线性提高而塑韧性下降；强度先随硬度的提高而提高，但大约当C%＞0.9%后，强度反而下降；

第五章

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第六章

5、什么是滑移？绘图说明拉伸变形时，滑移过程中晶体的转动机制。 答：滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶相发生相对滑动的结果，这种变形方式称为滑移。

6、名词解释 滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成一个滑移系

回复：是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前(即在再结晶晶粒形成前)所产生的某些亚结构和性能的变化过程。

再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。

9、试叙述滑移的本质。用位错理论解释晶体滑移时临界切应力的理论值与实验值相差十分悬殊的原因?

答：滑移的本质：位错在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动。 原因：晶体在滑移时并不是滑移面上的原子一齐移动，而是位错中心原子的逐一递进，由一个平衡位置 转移到另一个平衡体置。位错虽然移动了一个原子间距，但只需位错中心附近的少数原子作远小于一个

原子间距的弹性偏移。因此位错运动只需要一个很小的切应力就可实现。

11、试用多晶体的塑性变形过程说明纯金属晶粒越细、强度越高、塑性越好的原因。

答：根据 τ= nτ0关系式，应力集中的大小决定于塞积的位错数目n，n越大，则应力集中也越大。n与晶界到位错源的距离L成正比。晶粒越小，晶界到位错源的距离L越小，应力集中越小，晶粒越小，位错运动所需外部施加的应力需要越大，宏观表现强度越高。

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12、何谓加工硬化？产生原因和消除方法是什么？

答：加工硬化：在塑性变形过程中随着金属内部组织的变化，金属的机械性能将产生明显的变化。随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显著升高，而塑性、韧性则显著下降，这一现象称为加工硬化。产生原因：位错的运动和交互作用造成的。随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。解决办法：中间退火。

13、试述金属材料冷塑变形对组织和性能的影响…… 此处隐藏：2824字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……