金属学与热处理原理哈工大考研初试经典题目呕心沥血总结

哈工大金属学与热处理原理初试经典试题

呕心沥血总结

题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮

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分享人：刚爷闯天下

第三章

什么是成分过冷？画图说明成分过冷是如何形成的？（以固相中无扩散，液相中只有扩散而无对流搅拌的情况为例说明）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。

异分结晶必然导致溶质在液、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)

假设液态金属中仅扩散，即扩散不能充分进行。

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，由于不能充分扩散，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。将实际温度分布（b）与平衡结晶温度分布（e）叠加，便在固液界面前一定范围的液相中出现了过冷区域。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、树枝状的形态发展 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/√R的增加成分过冷区下降，铸锭组织由等轴晶向柱状晶发展；当G/√R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越大， 则有利于形成成分过冷。）

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，使其形态变得十分复杂。当w(C)=0.0218%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直接形成的，呈规则的长条状。随含碳量的增加，铁碳合金的组织变化顺序为

铁素体是软韧相，渗碳体是强硬相。随含碳量增加，渗碳体逐渐增多，铁素体逐渐减少，合金硬度升高，塑性、韧性下降；强度先上升，当w(C)=1%时强度达到最大值，之后随含碳量增加，强度逐渐减小，这是因为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。进行拉伸试验时容易沿二次渗碳体处产生早期裂纹并发展至断裂，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、不均匀性：每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。

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。根据理论推算，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，故塑性变形能力低。

试用多晶体塑性变形过程说明纯金属晶粒越细、强度越高、塑性越好的原因？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Hall-Petch公式，σs =σ0 + Kd(-1/2),晶粒直径d越小，σs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的包围之中，变形不是孤立的，要求临近的晶粒相互配合，协调已经发生塑性变形的晶粒的形状的改变。塑变一开始就必须是多系滑移。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重，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.点阵畸变严重：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：

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升高，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升高。 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升高和时间的延长，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：①性能变化不大： 强度下降较少，塑性、韧性有所提高；②组织无明显变化，晶粒仍保持纤维状或扁平状。

再结晶：①性能变化：性能恢复到冷变形前状态；②组织变化：碎化的、拉长的或压扁的晶粒变成均匀细小的等轴晶粒③结构变化：晶格扭曲畸变消失，内应力消失。

晶粒长大：发生二次再结晶：①晶粒变得特别粗大②性能恶化。

再结晶温度：经过大量变形（>70%）的金属在约1h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，会使再结晶温度升高。

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）

①当变形量很小时，由于储存能很小，不足以引起再结晶，故晶粒度不改变②当变形量达到某一数值（2%—10%）时，再结晶的晶粒特别粗大，这样的变形度称为临界变形度③随变形量增加，储存能增大，导致再结晶形核率和长大速度都增加，但形核率增加得更快，使再结晶后晶粒变细④当变形度达到一定程度后，再结晶晶粒大小基本保持不变⑤当变形量大于70% 以后，金属内部产生织构，再结晶晶粒容易长大。

故生产中应避免在临界变形度范围内进行加工，以免再结晶晶粒粗大。

热加工（在再结晶温度以上进行塑性变形）对金属组织与性能的影响？1994、2004、2005 1. 改善铸锭和钢坯的组织

通过热加工可以使钢的组织缺陷得到明显改善，使材料性能明显提高。a.焊合气孔和疏松，增加致密度；b.打碎粗大晶粒及粗大夹杂物，使之均匀分布；c.消除部分偏析，使化学成分较均匀。 2. 形成纤维组织：

在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏

观工件上勾画出一个个线条， …… 此处隐藏：3557字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……