金属学第七章第九章答案

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1、9-4 试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。 答： 贝氏体转变： 是在珠光体转变温度以下马氏体转变温度以上过冷奥氏体所发 生的中温转变。 与珠光体转变的异同点： 相同点：相变都有碳的扩散现象；相变产物都是铁素体+碳化物的机械混合 物 不同点：贝氏体相变奥氏体晶格向铁素体晶格改组是通过切变完成的，珠光 体相变是通过扩散完成的。 与马氏体转变的异同点（可扩展）： 相同点： 晶格改组都是通过切变完成的；新相和母相之间存在一定的晶体学 位相关系。 不同点：贝氏体是两相组织，马氏体是单相组织；贝氏体相变有扩散现象， 可以发生碳化物沉淀，而马氏体相变无碳的扩散现象。 9-5 简述钢中板条马氏体

2、和片状马氏体的形貌特征和亚结构， 并说明它们在 性能上的差异。 答： 板条马氏体的形貌特征： 其显微组织是由成群的板条组成。一个奥氏体晶粒 可以形成几个位向不同的板条群，板条群由板条束组成，而一个板条束内包含很 多近乎平行排列的细长的马氏体板条。每一个板条马氏体为一个单晶体，其立体形态为扁条状。在这些密集的板条之间通常由含碳 量较高的残余奥氏体分割开。 板条马氏体的亚结构：高密度的位错，这些位错分布不均匀，形成胞状亚结 构，称为位错胞。 片状马氏体的形貌特征： 片状马氏体的空间形态呈凸透镜状，由于试样磨面 与其相截，因此在光学显微镜下呈针状或竹叶状，而且马氏体片互相不平行，大 小不一， 越是后

3、形成的马氏体片尺寸越小。 片状马氏体周围通常存在残留奥氏体。 片状马氏体的亚结构：主要为孪晶，分布在马氏体片的中部，在马氏体片边缘 区的亚结构为高密度的位错。 板条马氏体与片状马氏体性能上的差异: 马氏体的强度取决于马氏体板条或马氏体片的尺寸，尺寸越小，强度越高， 这是由于相界面阻碍位错运动造成的。 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。 差异性： 片状马氏体强度高、塑性韧性差，其性能特点是硬而脆。 板条马氏体同时具有较高的强度和良好的塑韧性，并且具有韧脆转变温度 低、缺口敏感性和过载敏感性小等优点。 9-6 试述钢中典型的上、 下贝氏体的组织形态、 立

4、体模型并比较它们的异同。 答： 上贝氏体的组织形态、立体模型： 在光学显微镜下，上贝氏体的典型特征呈羽毛状。在电子显微镜下，上贝氏 体由许多从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续的、短杆状的渗碳体组成。其立体形态与板条马氏体相似呈扁条状，亚结 构主要为位错。 下贝氏体的组织形态、立体模型： 在光学显微镜下，下贝氏体呈黑色针状。在电子显微镜下，下贝氏体由含碳 过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细 -碳化物组成。 其立体形态与片状马氏 体一样，也是呈双凸透镜状，亚结构为高密度位错。 异同点： 相同点： 都是铁素体和碳化物的机械混合物， 组织亚结构都是高密度的位错。 不同

5、点：组织形态不同，立体模型不同，铁素体和碳化物的混合方式不同。9-8 简述碳钢的回火转变和回火组织。 答： 碳钢的回火转变过程及回火组织： 1、马氏体中碳原子的偏聚，组织为淬火马氏体+残留奥氏体，与淬火组织相 同 2、马氏体分解，组织为回火马氏体+残留奥氏体 3、残留奥氏体转变，组织为回火马氏体 4、碳化物的转变，组织为回火托氏体 5、渗碳体的聚集长大和 相的回复、再结晶，组织为回火索氏体。9-9 比较珠光体、索氏体、托氏体和回火珠光体、回火索氏体、回火托氏体 的组织和性能。 答： 组织比较： 珠光体：片状铁素体+片状渗碳体，片间距 0.6-1m，形成温度：A1-650。 索氏体：片状铁素体+

6、片状渗碳体，片间距 0.25-0.3m，形成温度：650-600。 托氏体：片状铁素体+片状渗碳体，片间距 0.1-0.15m，形成温度：600以下。 以上三类珠光体是由过冷奥氏体直接转变而得。 回火索氏体： 将淬火钢经高温回火后得到的回复或再结晶了的 相和粗粒状 渗碳体的机械混合物称为回火索氏体。 回火托氏体： 将淬火钢经中温回火后得到的由针状 相和无共格联系的细粒 状渗碳体组成的机械混合物称为回火托氏体。通过以上分析，可以看到以上珠光体组织主要区别在于碳化物的形状不同， 可以分为片状珠光体和粒状珠光体两类组织。 性能比较： 1、与片状珠光体相比，粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。

7、 2、在相同硬度条件下，片状珠光体和粒状珠光体抗拉强度相近，但粒状珠 光体的屈服强度、塑性、韧性等性能都优于片状珠光体组织。3、粒冷珠光体的冷变形性能、可加工性能以及淬火工艺性能都比片状珠光体好。9-18 如何把含碳 0.4%的退火碳钢处理成：1、在大块游离铁素体和铁素体 基体上分布着细球状碳化物；2、铁素体基体上分布着细球状碳化物。 答： 第 1 种组织热处理工艺： 球化退火： 由于是退火亚共析钢，其原始组织为块状先共析铁素体加片状珠 光体， 因此只需加珠光体中的片状渗碳体处理成球状渗碳体。可以将退火碳钢加 热至 AC1-AC3 之间保温，保留先共析块状铁素体和部分未溶渗碳体质点，得到 碳含

8、量不均匀的奥氏体组织， 然后在 Ar1 以下较高温度保温球化， 获得在大块游 离铁素体和铁素体基体上分布着细球状碳化物的组织。 第 2 种组织热处理工艺：调质：将退火碳钢加热到 AC3 温度以上完全奥氏体化，淬火成马氏体，再 将马氏体组织加热到一定温度回火使马氏体分解、析出细粒状渗碳体，得到铁素 体基体加细球状渗碳体组织。7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么？ 答： 应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以 下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。 原因： 铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产 生加工硬化

9、和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断 裂。 因此， 应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性7-7 一块纯锡板被枪弹击穿，经再结晶退火后，弹孔周围的晶粒大小有何特 征，并说明原因。 答： 弹孔周围晶粒大小特征： 晶粒大小随距弹孔的距离产生梯度变化，即距离弹 孔距离越近晶粒越细，距离越远晶粒越大，并且在某一距离处（变形量处于临界 变形量范围内），出现特别粗大晶粒组织。 原因： 1、锡板被枪弹击穿产生的弹孔相当于弹孔处产生了剧烈的冷塑性变形，且 距离弹孔越近则变形越剧烈。 2、对冷塑

10、性变形的金属进行再结晶退火，则冷变形的晶粒必然要发生再结 晶，且再结晶后的晶粒大小与变形度密切相关，这是因为随着变形度的增加，形变储存能增加，再结晶驱动力增加，形核率 N 和晶粒长大线速度 G 同时增加， 但 G/N 的比值减小，使再结晶的晶粒随变形度增加而变细。 3、 然而， 当变形度在某一临界变形度范围内 （一般金属在 2%-10%范围内） ， 由于变形度不大，G/N 的比值很大，使再结晶的晶粒特别粗大。 7-8 某厂对高锰钢制碎矿机颚板进行固溶处理时， 经 1100加热后， 用冷拔 钢丝绳吊挂，由起重吊车送往淬火水槽。行至途中，钢丝绳突然断裂。这条钢丝 绳是新的，事先经过检查，并无瑕疵。

11、试分析钢丝绳断裂原因。 答： 原因：由题述，该钢丝绳是冷拔而成，及结果冷塑性变形而成，必然产生了加 工硬化现象。由于颚板经过 1100 加热固溶处理，所以在吊运过程中，高温颚板 对冷拔钢丝绳起到了加热作用， 当钢丝绳温度超过其再结晶温度时，则会发生再 结晶现象， 导致钢丝绳强度显著下降，致使颚板重力对钢丝绳产生的应力超过了 钢丝绳的强度，导致钢丝绳断裂。 7-9 设有一楔形板坯结果冷轧后得到相同厚度的板材，然后进行再结晶退 火，试问该板材的晶粒大小是否均匀？ 不均匀 原因： 1、对冷塑性变形的金属进行再结晶退火，则冷变形的晶粒必然要发生再结 晶，且再结晶后的晶粒大小与变形度密切相关，这是因为随

12、着变形度的增加，形 变储存能增加，再结晶驱动力增加，形核率 N 和晶粒长大线速度 G 同时增加， 但 G/N 的比值减小，使再结晶的晶粒随变形度增加而变细。2、此外，当变形度在临界变形度范围内（一般金属在 2%-10%范围内）， 由于变形度不大，G/N 的比值很大，使再结晶的晶粒特别粗大。 3、由题述，是由厚度不一的楔形板冷变形成相同厚度的板材，则板材的不 同位置的变形度必然不同，所以再结晶后的晶粒大小也必然不同。 7-10 金属材料在热加工时为了获得细小晶粒组织，应该注意一些什么问 题？ 答： 热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变形过程， 塑性变形引起的加工硬化 和回复再结晶引起的软化几乎同时进行。所以，在热加工时为了获得细小晶粒我 觉得应该注意以下几点： 1、变形程度。 2、热加工的温度。3、变形速度。4、热加工后的冷却。5、原始晶粒的大小。6、在金属材料中加入适量的 Al、Ti、V、Nb 等碳、氮化物形成元素，析出 弥散的第二相质点，可以有效地阻止高温下晶粒的长大。 7-11 为获得细小的晶粒组织， 应根据什么原则制订塑性变形及退火工艺？ 答： 塑性变形原则： 增大变形度，避开临界变形度范围，保证变形均匀性。退火工艺原则： 降低再结晶退火温度，缩短再结晶退火保温时间。