金屬固態(tài)相變原理習(xí)題及解答(參考版)
2024-08-16 18:00本頁面
【正文】 。溫度越高，出現(xiàn)硬度極大值或開始出現(xiàn)過時效的時間越短。溫時效是指在較高溫度下進(jìn)行的時效，其過程一也可以分三個階段：孕育期、硬化階段和軟化階段，曲線有一硬度的極大值。在慢速反應(yīng)階段的后期，硬度基本保持為常數(shù)。多數(shù)時效合金，特別是鋁合金，時效處理時的硬度變化情況根據(jù)時效溫度的不同而分為2類：冷時效型和溫時效型。影響析出過程硬度變化的因素有那些，是如何作用的。析出物為針狀時表明所產(chǎn)生的界面能和彈性應(yīng)變能均起到重要作用。 若析出物是共格或部分共格的，當(dāng)r溶劑r溶質(zhì)≤3%時，析出時發(fā)生的應(yīng)變能相對較小，而界面能較大，故析出物的形狀主要取決于界面能趨于最小的要求，應(yīng)呈球狀。試述界面能和應(yīng)變能這兩個因素是如何影響析出物形狀的？界面能和應(yīng)變能趨于最小值對析出物的形狀的要求是矛盾的。為什么析出平衡相的相變驅(qū)動力最大，但首先析出的卻是G. ？由于G. P. 區(qū)與基體相是完全共格的，故形成晶核的界面能是非常小的；而G. P. 區(qū)的尺寸在開始形成時是很小的，故形核的彈性應(yīng)變能也是非常小的。條幅分解：某些合金系在高溫時能形成連續(xù)固溶體，而其中某一成分范圍的合金在低溫則可析出溶質(zhì)原子富集區(qū)和貧化區(qū)，析出物成分與母相不同但晶體結(jié)構(gòu)相同。人工時效：時效處理如采用在室溫下放置的方式進(jìn)行，稱為自然時效；如采用加熱到一定溫度下進(jìn)行的方式，則稱為人工時效。第八章名詞解釋：析出、人工時效、G. 、調(diào)幅分解、時效硬化、過時效。對亞共析鋼，可采用在A1~A3兩相區(qū)加熱的亞溫淬火的方法，使P等有害雜質(zhì)元素溶入鐵素體中，從而減小這些雜質(zhì)元素在晶界上的偏聚，顯著減弱回火脆性。對于用回火脆性敏感鋼制造的小尺寸工件，可采用高溫回火后快速冷卻的方法。二次硬化：某些合金鋼在一定溫度范圍回火時，按獨立成核方式形成了特殊碳化物，其彌散度極高，又與α相保持共格聯(lián)系，使得鋼硬度反而比在較低溫度回火時有所升高，這種現(xiàn)象稱為 “二次硬化”。解釋二次淬火和二次硬化在提高鋼的硬度的機(jī)理的區(qū)別。（2）強(qiáng)碳化物形成元素（Cr、Mo、W、V、Ti等）與C的結(jié)合力強(qiáng)于Fe，增大了C原子在馬氏體中擴(kuò)散的激活能，阻礙了C原子在馬氏體中的擴(kuò)散，所以減慢了馬氏體分解的速度。合金元素影響了碳化物顆粒的聚集速度，從而影響了α相碳含量的降低。試簡要敘述淬火高碳鋼在回火過程中溫度由低到高組織轉(zhuǎn)變的過程（幾個階段）？合金元素對淬火鋼回火過程中馬氏體分解、碳化物類型轉(zhuǎn)變是如何影響的？對于馬氏體分解第一階段不發(fā)生顯著影響。二次硬化：某些合金鋼在一定溫度范圍回火時，按獨立成核方式形成了特殊碳化物，其彌散度極高，又與α相保持共格聯(lián)系，使得鋼硬度反而比在較低溫度回火時有所升高，這種現(xiàn)象稱為 “二次硬化”。這樣馬氏體就變成了濃度不同的“二相”，故稱為二相式分解。二相式分解：80~150℃回火時，由于活動能力很低，碳原子只能在很短距離內(nèi)擴(kuò)散。回火馬氏體：高碳鋼在350℃ 以下回火時，馬氏體分解而形成的α相和彌散的e碳化物組成的復(fù)相組織稱回火馬氏體，用M回表示。當(dāng)冷卻速度介于上臨界速度vc與vc’之間時，冷卻曲線先后穿過四個區(qū)域，最后得到鐵素體、珠光體、貝氏體及馬氏體的混合組織。可用TTT曲線定性說明連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情況。這是由于奧氏體的碳濃度高，使貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期延長，在連續(xù)冷卻時貝氏體轉(zhuǎn)變來不及進(jìn)行便已冷卻至室溫。奧氏體晶粒大小：奧氏體晶粒細(xì)小→晶界總面積↑→有利于新相的形核和原子的擴(kuò)散→有利于先共析轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變→使珠光體轉(zhuǎn)變曲線左移；奧氏體晶粒度對貝氏體轉(zhuǎn)變影響不大；奧氏體晶粒粗大→加快馬氏體轉(zhuǎn)變→Ms點↑ 。合金元素的影響除Co、Al（＞%）外，所有溶入奧氏體元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，并使Ms點下降。貝氏體轉(zhuǎn)變部分：都隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。亞共析鋼：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線中的鐵素體珠光體轉(zhuǎn)變部分隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育期、轉(zhuǎn)變速度與轉(zhuǎn)變溫度之間具有極值的原因，是因過冷奧氏體的穩(wěn)定性同時受兩個因素所控制：新、舊相自由能差ΔG ，原子擴(kuò)散能力D。因此，將低于臨界溫度A1下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱過冷奧氏體。甚至于形成了解理裂紋，其擴(kuò)展也受到大量彌散碳化物顆粒和位錯的阻礙，常需要形成新的裂紋源才能實現(xiàn)快速擴(kuò)展，故其脆性轉(zhuǎn)變溫度降低。許多中碳合金鋼經(jīng)等溫處理獲得B上組織時，其沖擊韌性急劇降低，這種現(xiàn)象稱之為“貝氏體脆性”。當(dāng)碳含量增加時，奧氏體的碳濃度梯度（鐵素體奧氏體相界面→遠(yuǎn)離界面處）減小，使擴(kuò)散速度因之降低，意味著此溫度應(yīng)有所提高。試分析從B上過渡到B下的溫度與奧氏體含碳量的關(guān)系。 奧氏體化溫度↑或時間↑，一方面使碳化物溶解趨于徹底，使奧氏體成分均勻性↑ ，同時又使奧氏體晶粒長大，因而使貝氏體相變速度↓ 。因此，從相變熱力學(xué)條件來看，貝氏體轉(zhuǎn)變可以在Ms點以上溫度范圍內(nèi)發(fā)生。碳的擴(kuò)散降低了貝氏體中鐵素體的碳含量，從而在相同的溫度下，新、舊兩相的自由能之差ΔGv增大，相
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