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1工程材料第二章金属材料组织和性能的控制一、名词解释。一次结晶过冷度二次结晶自发晶核非自发晶核同素异构转变变质处理相图支晶偏析扩散退火变质处理共晶反应组织（组成物）变形织构加工硬化再结晶临界变形度热处理过冷奥氏体退火马氏体淬透性淬硬性调质处理滑移再结晶冷加工热加工过冷度实际晶粒度本质晶粒度淬火回火正火一次结晶：通常把金属从液态转变为固体晶态的过程称为一次结晶过冷度：理论结晶温度与开始结晶温度之差叫做过冷度，它表明金属在液体和固态之间存在一个自能差二次结晶：金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程称为二次结晶或重结晶（或金属的同素异构转变）自发晶核：从液体结构内部由金属原子本身自发长出的结晶核心叫做自发晶核非自发结晶：杂质的存在常常能够促进晶核形成，依附于杂质而生成的晶核叫做非自发结晶同素异构转变：金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变变质处理：指在液体金属中加入孕育剂或变质剂，增加非自发晶核的数量或者阻止晶核的长大，以细化晶粒和改善组织相图：是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示意图，也称为平衡图或状态图支晶偏析：固溶体在结晶过程中冷却过快，原子扩散不能充分形成成分不均匀的固溶体的现象扩散退火：为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火共晶反应：有一种液相在恒温下同时结晶出两种固相的反应组织（组成物）：指合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。组织组成物可以是单相，或是两相混合物变形织构：金属塑性变形很大（变形量达到70%以上）时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋于一致，这种结构叫做形变织构2加工硬化：金属发生塑性变形，随变形度的增大，金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化再结晶：变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉成（或压扁）破碎的晶粒通过重新形核和长大变成新的均匀、细小的等轴晶，这个过程称为再结晶临界变形度：再结晶时使晶粒发生异常长大的预先变形度称做临界变形度热处理：是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过冷奥氏体：从铁碳相图可知，当温度在A1（PSK线/共析反应线）以上时奥氏体是稳定的，能长期存在，当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体（过冷A）退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）热处理工艺叫做退火-马氏体：碳在α－Fe中的过饱和固溶体淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性淬硬性：钢淬火后硬度会大幅度提高，能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性调质处理：通常把淬火加高温回火称为调质处理滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动的过程叫做滑移冷加工：在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工热加工：在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工实际晶粒度：某一具体的热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫做实际晶粒度本质晶粒度：钢加热到（930±10℃），保温8h，冷却后测得的晶粒度叫做本质晶粒度淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火回火：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到Ac1(PSK线/共析反应线)以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火正火：钢材或钢件加热到Ac3（对于亚共析钢）、Ac1（对于共析钢）和Accm（对于过共析钢）以上30~50℃，保温适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火3一次渗碳体是从液相包晶过程中直接析出二次渗碳体是从奥氏体中析出三次渗碳体是从铁素体中析出珠光体：铁素体+渗碳体高温莱氏体Le（A+Fe3C）：奥氏体+渗碳体低温莱氏体Le’(P+Fe3CⅡ+Fe3C)：珠光体+二次渗碳体+渗碳体二、填空。1、Fe—Fe3C相图中存在五种相，分别为液相L、δ相（高温铁素体）、α相（铁素体）、γ相（奥氏体）和Fe3C相。Fe—Fe3C相图中存在七个两相区，分别为α+γ、δ+γ、L+δ、L+γ、L+Fe3C、γ+Fe3C和α+Fe3C。2、工业纯铁的室温平衡组织为F(铁素体)；共析钢的室温平衡组织为P(珠光体)；亚共析钢的室温平衡组织为F+P；过共析钢的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ（二次渗碳体）；共晶白口铸铁的室温平衡组织为Le’(低温莱氏体)；亚共晶白口铸铁的室温平衡组织为P+Fe3CⅡ+Le’；过共晶白口铸铁的室温平衡组织为Ie’+Fe3CⅠ（一次渗碳体）。3、珠光体的本质为铁素体与渗碳体的共析混合物。4、一块纯铁在912℃发生α－Fe→γ—Fe转变时，体积将减少。5、在铁碳合金室温平衡组织中，含Fe3CII最多的合金成分点为E，含Le最多的合金成分点为C，含P最多的合金成分点为s。6、用显微镜观察亚共析钢，若估计其中珠光体含量为80%，则此钢的碳的质量分数为80%*0.77%=0.616%。7、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和长大，金属晶体是以树枝状方式长大的。（平面长大较为少见）8、当对金属晶体进行变质处理时，变质剂的作用是增加非自发晶核的数量或阻止晶核的长大。9、液态金属结晶时，结晶过程的推动力是金属在液态和固态之间的能量差，阻力是建立晶体界面的表面能。晶核的形成两种方式自发形核和非自发形核，在实际金属和合晶中，非自发形核往往起优先和主导的作用。10、过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差，其表示符号为ΔT。411、典型铸锭结构的三个晶区分别是细等轴晶区、柱状晶区和粗等轴晶区。12、改变金属整体组织的热处理有退火、正火、淬火和回火四种；改变金属表面或局部组织的热处理工艺有表面淬火和化学热处理两种。13、用电子显微镜观察，上贝氏体的组织形态呈羽毛状状，而下贝氏体则呈黑色针状状。14、马氏体的显微组织形态主要有板条马氏体和针状马氏体两种，其中板条马氏体的韧性较高。15、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越右移，说明临界冷却速度越慢。16、球化退火的主要目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前需先进行正火使网状二次渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能，并为以后的淬火做作组织准备，它主要适用于过共析钢、共析钢。如工具钢、滚珠轴承钢17、亚共析钢的正常淬火温度范围是Ac3（完全退火温度）以上30~50℃，过共析钢（和共析钢）的正常淬火温度范围是Ac1（球化退火温度）以上30~50℃。18、过冷奥氏体的高温转变产物是珠光体型组织，转变温度越低，片层间距越小；按片层间距珠光体型组织分为珠光体（P）、索氏体（S）和屈氏体（T）。珠光体是铁素体和渗碳体的机构混合物。19、过冷奥氏体的中温转变产物是贝氏体型组织，分为上贝氏体（上B）和下贝氏体（下B）两种。20、过冷奥氏体的低温转变产物是马氏体型组织，分为板条马氏体（低碳马氏体）和针状马氏体（高碳马氏体）两种，其亚结构分别对应为位错马氏体和孪晶马氏体，其中低碳马氏体的韧性好。21、根据回火温度的不同，钢的回火分为低温回火，回火温度为150~250℃；中温回火，回火温度为350~500℃；高温回火，回火温度为500~650℃。22、渗碳的目的是提高低碳钢件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，而使心部仍保持良好的韧性和塑性，渗碳后的淬火方法有直接淬火、一次淬火和二次淬火。23、化学热处理的三个基本过程是渗碳、氮化和碳氮共渗。24渗碳的方法有气体渗碳法、液体渗碳法和固体渗碳法。25、钢在常温下的变形加工为冷加工，而铅在常温下的变形加工称为热加工。26、造成加工硬化的根本原因是位错密度增加，位错间的交互作用增强，相互缠结，造成位错运动阻力的增大。527、变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是T再=（0.35~0.4）*T熔点。28、再结晶后晶粒度的大小主要取决于加热温度和预先变形度。29、单晶体金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。30、塑性变形的金属在再加热时，随加热温度的升高，将发生回复、再结晶与晶粒长大等过程。31、鉄素体的本质为碳在α－Fe中的间隙固溶体。32、奥氏体的本质为碳在β－Fe中的间隙固溶体。33、莱氏体的本质为奥氏体与渗碳体的共晶混合物。34、鉄的同素异晶体有δ—Fe其晶体结构为体心立方晶格、γ—Fe其晶体结构为面心立方晶格和α—Fe其晶体结构为体心立方晶格三种。35、铸锭的结构中主要的缺陷有缩孔、疏松和气孔。36、纯组元和共晶成分的合金的流动性最好、缩孔集中，铸造性能好。37、单相合金的锻造性能好。三、是非题。1、马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体。当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（错）2、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。（对）3、当把过共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由渗碳体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是小于钢的碳质量分数。（对）4、当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。（对）5、共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（错）6、是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。(错)7、温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（对）8、实际金属和合金中，自发形核往往起着优先和主导的作用。(错)9、形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多晶体。(错)10晶粒粒度级数数值越大，晶粒越细。（对）11、铁素体的本质是碳在α－Fe中的间隙相。（错）612、20钢比T12钢的碳质量分数要高。（错）13、在退火状态（接近平衡组织）45钢比20钢的塑性和强度都高。（对）14、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为4.3%的铁碳合金才能发生共晶反应。（错）15、在铁碳合金平衡结晶过程中，只有碳质量分数为0.77%的铁碳合金才能发生共析反应。（错）16、再结晶是一个没有晶格类型变化的结晶过程。（对）四、选择正确答案。1、钢经调质处理获得的组织是：c、回火索氏体a、回火马氏体；b、回火屈氏体；c、回火索氏体；2、共析钢的过冷奥氏体在550℃~350℃的温度区间等温转变时，所形成的组织是：a索氏体d上贝氏体a、索氏体；b、下贝氏体；c、珠光体；3、若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：b、提高a、降低；b、提高；c、不变；4、马氏体的硬度取决于：c、含碳量a、冷却速度；b、转变温度；c、含碳量；5、淬硬性好的钢：b、具有高的含碳量a、具有高的合金元素含量；b、具有高的含碳量；c、具有低的含碳量；6、对开头复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：a、高淬透性钢a、高淬透性钢；b、中淬透性钢；c、低淬透性钢；7、直径为10㎜的40钢的常规淬火温度大约为：b、850℃a、750℃；b、850℃；c、920℃；8、完全退火主要适用于：a、亚共析钢a、亚共析钢；b、共析钢；c、过共析钢；9、钢的回火处理是在：c、淬火后进行a、退火后进行：b、正火后进行；c、淬火后进行；10、20钢的渗碳温度范围是：c、900~950℃a、600~650℃；b、800~820℃；c、900~950℃；d、1000~1050℃；11、钢的淬透性主要取决于：临界冷却速度a、碳含量；b、冷却介质；c、合金元素；712、钢的淬硬性主要取决于：a、含碳量a、含碳量；b、冷却介质；c、合金元素；13、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：b越低a越高；b越低；c越接近理论结晶温度14、细化晶粒，可采用：b加变质剂a快速浇注；b加变质剂；c以砂型代金属型；15、使单晶体产