【正文】 相變的阻力增大、新相晶核與母相之間存在一定晶體學(xué)定位關(guān)系、慣習(xí)現(xiàn)象、母相晶體缺陷促進(jìn)相變、易出現(xiàn)過渡相、彈性應(yīng)變能6. 簡述奧氏體的形成過程。A）由菲克第一定律 擴(kuò)散體系中出現(xiàn)宏觀物質(zhì)流的驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，擴(kuò)散總是朝負(fù)梯度方向進(jìn)行；不能解釋在溫度或其它外場下存在的質(zhì)點(diǎn)定向遷移運(yùn)動(dòng)、以及失穩(wěn)分解過程中物質(zhì)從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)的爬坡擴(kuò)散；B）擴(kuò)散發(fā)生的根本驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)勢(shì)梯度，擴(kuò)散沿化學(xué)勢(shì)降低的方向進(jìn)行；恒溫恒壓下，固溶體自由能變化DG0是擴(kuò)散的真正原因；濃度梯度為0并非擴(kuò)散消失的普遍有效條件，化學(xué)勢(shì)恒定是擴(kuò)散達(dá)到平衡的必要條件。在正溫度梯度下，宏觀以平面方式推進(jìn)，界面宏觀形態(tài)有兩種，對(duì)金屬型粗糙微觀界面具有光滑或平直宏觀界面對(duì)于平整型光滑微觀界面則具有曲折的小平面狀宏觀界面；在負(fù)溫度梯度下，微觀粗糙界面以樹枝狀方式生長。圖P5049303. 分析并簡述純金屬生長形態(tài)與溫度梯度的關(guān)系。答：成分過冷是在（不平衡）凝固時(shí)，由于成分不均勻引起的過冷。這些原子重合位置所組成的比原來晶體點(diǎn)陣大的新點(diǎn)陣，稱為重合位置點(diǎn)陣。二. 名詞解釋（18分）均勻形核：液體結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的進(jìn)程排列的原子集團(tuán)在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的固相晶核的過程胞狀偏析：晶體以胞狀方式生長，胞晶內(nèi)部溶質(zhì)濃度低，胞界部位富集溶質(zhì)的現(xiàn)象克根達(dá)爾效應(yīng)：若將擴(kuò)散偶一端固定，則擴(kuò)散的進(jìn)行、焊接面標(biāo)記物將出現(xiàn)反擴(kuò)散方向移動(dòng)二次再結(jié)晶：燒結(jié)過程中，少數(shù)大晶粒在消耗小晶粒的同時(shí)出現(xiàn)的異常長達(dá)過程液相燒結(jié)：顆粒之間的液相產(chǎn)生的毛細(xì)管力，使顆粒容易滑動(dòng)，導(dǎo)至顆粒重排而改善堆積結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管壓力可引起固體顆粒的溶解和再沉淀，使顆粒在接觸部位變得扁平，胚體發(fā)生收縮形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織 加工硬化：隨變形量的增加，材料強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降的現(xiàn)象應(yīng)變時(shí)效：塑性變形時(shí)或變形后剛中溶質(zhì)組元與位錯(cuò)彈性相互作用而引起的性能變化晶界：取向不同，但晶體結(jié)構(gòu)和成分相同的界面三. 簡答題（45分）1. 分析簡述關(guān)于大角晶界的主要晶界結(jié)構(gòu)模型。15. 和單晶體的塑性形變相比，多晶體塑性形變的微觀特點(diǎn)表現(xiàn)為__多方式__、__多滑移__和__不均勻性__，由于上述特點(diǎn)，多晶體的塑性變型產(chǎn)生__內(nèi)應(yīng)力__、__加工硬化__現(xiàn)象和形成纖維組織、形變組織。13. 貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度較高存在__碳__的擴(kuò)散。11. 奧氏體是碳在__a固溶體__中的間隙固溶體。9. 固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力___新相與母相的自由焓之差__，阻力__界面能__和__應(yīng)變能___。7. 晶體材料中質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的微觀機(jī)制主要有__空位機(jī)制__、_間隙機(jī)制__及其他（亞間隙機(jī)制、環(huán)易位機(jī)制等），擴(kuò)散系數(shù)D阿累尼烏斯公式可寫成__D=D0*eQ/RT_，對(duì)于空位擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能有_空位形成能__、_空位遷移能__對(duì)于間隙擴(kuò)散機(jī)制，擴(kuò)散活化能只包括_間隙原子的遷移能__。5. 熱力學(xué)穩(wěn)定的液—固界面微觀結(jié)構(gòu)主要有_粗糙界面_和_光滑界面_。3. 界面遷移與原子運(yùn)動(dòng)方向_相反_（相同/相反），速度方向_相同_（相同/相反）。材料科學(xué)基礎(chǔ)一. 填空題（22分）1. 對(duì)于小角度晶界結(jié)構(gòu)而言，對(duì)稱側(cè)晶界由__一列平行的刃形位錯(cuò)__構(gòu)成，非對(duì)稱側(cè)晶界由_兩組柏氏矢量相互垂直的刃形位錯(cuò)_構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)晶界由_螺型位錯(cuò)_構(gòu)成。%的亞共析鋼的室溫組織為：F+P% C：合金在1~2點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出奧氏體，2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，合金為單相奧氏體，冷卻到3點(diǎn)，開始從奧氏體中析出二次滲碳體，沿奧氏體的晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，34間不斷析出，奧氏體成分沿ES線變化，當(dāng)溫度到達(dá)4點(diǎn)（727℃）時(shí)，%，在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體，此時(shí)先析出的保持不變，稱為先共析滲碳體，所以共析轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組織為先共析二次滲碳體和珠光體，忽略。% C：合金在1~2點(diǎn)間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出A，在2點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷到3點(diǎn)時(shí)（727℃），在恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)全部為珠光體P，珠光體中的滲碳體稱為共析滲碳體，當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，珠光體中鐵素體溶碳量減少，其成分沿固溶度線PQ變化，析出三次滲碳體，它常與共析滲碳體長在一起，彼此分不出，且數(shù)量少，可忽略。PSK線：共析轉(zhuǎn)變線，在這條線上發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物（P）珠光體，～%的鐵碳合金冷卻到727℃時(shí)都有共析轉(zhuǎn)變發(fā)生。GS線：不同含碳量的奧氏體冷卻時(shí)析出鐵素體的開始線稱A3線，GP線則是鐵素體析出的終了線，所以GSP區(qū)的顯微組織是。答: C：共晶點(diǎn)1148℃ %C，在這一點(diǎn)上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：，當(dāng)冷到1148℃時(shí)具有C點(diǎn)成分的液體中同時(shí)結(jié)晶出具有E點(diǎn)成分的奧氏體和滲碳體的兩相混合物——萊氏體E：碳在中的最大溶解度點(diǎn)1148℃ %CG：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A3）912℃ 0%CH：碳在中的最大溶解度為1495℃ %CJ：包晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)1495℃ %C 在這一點(diǎn)上發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，反應(yīng)式：當(dāng)冷卻到1495℃時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。隨著二次滲碳體的析出，奧氏體的成分沿著ES線不斷降低，當(dāng)溫度達(dá)到3點(diǎn)（727）時(shí)，奧氏體的成分也到達(dá)了S點(diǎn)，與恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，所有的奧氏體均轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。在結(jié)晶過程中，在12點(diǎn)之間按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出初晶奧氏體，奧氏體的成分沿JE線變化，而液相的成分沿BC線變化，當(dāng)溫度降至2點(diǎn)時(shí)，液相成分達(dá)到共晶點(diǎn)C，于恒溫（1148℃）下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，即Lc→γE+Fe3C，形成萊氏體。圖1 FeFe3C相圖圖2 wc =%的鐵碳合金的冷卻曲線及轉(zhuǎn)變過程wc =%的鐵碳合金為亞共晶白口鐵。 + 七、鐵碳合金相關(guān)分析題3．繪制FeFe3C相圖，描述wc =%的鐵碳合金從液態(tài)冷卻至室溫的平衡結(jié)晶過程，并計(jì)算其室溫組織中的初晶奧氏體、萊氏體以及從初晶奧氏體中析出的二次滲碳體的重量百分?jǐn)?shù)。+包晶反應(yīng)：冷卻到1495℃時(shí)具有B點(diǎn)成分的液相與具有H點(diǎn)成分的固相δ反應(yīng)生成具有J點(diǎn)成分的固相A。14. 簡述 FeFe3C 相圖中三個(gè)基本反應(yīng)：包晶反應(yīng),共晶反應(yīng)及共析反應(yīng)，寫出反應(yīng)式，標(biāo)出含碳量及溫度。γFe中的碳溶解度高，滲碳時(shí)在表層可獲得較高的碳濃度梯度時(shí)滲碳順利進(jìn)行。在再結(jié)晶階段，首先在畸變度大的區(qū)域產(chǎn)生新的無畸變晶粒的核心，然后逐漸消耗周圍的變形基體而長大，直到形變組織完全改組為新的、無畸變的細(xì)等軸晶粒為止。 12. 請(qǐng)敘述冷塑性變形后的金屬材料在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過程中的缺陷和組織的變化。 11. 回復(fù)和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力是什么？答：回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是金屬變形后未被釋放的儲(chǔ)存能。 同時(shí)晶粒愈細(xì)，金屬單位體積中的晶粒數(shù)便越多，變形時(shí)同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，產(chǎn)生較均勻的變形，而不致造成局部的應(yīng)力集中和引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展。因此，金屬的晶粒愈細(xì)，其晶界總面積愈大，每個(gè)晶粒周圍不同取向的晶粒數(shù)便愈多，對(duì)塑性變形的抗力也愈大。10. 試用多晶體塑性變形理論解釋，室溫下金屬的晶粒越細(xì)強(qiáng)度越高，塑性也就越好的現(xiàn)象。一般情況下，先發(fā)生滑移，當(dāng)滑移難以進(jìn)行的時(shí)候，才發(fā)生孿生變形。孿生的臨界分切壓力比滑移的臨界分切應(yīng)力大很多。孿生變形原子變形位移小于孿生方向原子間距，為其原子間距的分?jǐn)?shù)倍；滑移變形時(shí)，原子移動(dòng)的距離是滑移方向上原子間距的整數(shù)倍。不同點(diǎn)：孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻切變，而滑移只是集中在一些滑移面上。 答：滑移與孿生的相同點(diǎn)：兩者都是晶體塑性變形的基本方式，都是在切應(yīng)力作用下，沿著一定晶面、晶向發(fā)生的切變。所以，綜上所述，T12的硬度最高，45鋼的硬度最低；T12的塑性最差，45鋼塑性最好；T8鋼均居中，而T8鋼的強(qiáng)度最高。在wc=%時(shí)，組織全為珠光體，強(qiáng)度最高；但在wc，隨碳量的繼續(xù)增加，組織中將會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，致使強(qiáng)度很快下降；當(dāng)wc≥