金屬學(xué)熱處理下冊(cè)答案

1、第八章擴(kuò)散81何為擴(kuò)散？固態(tài)擴(kuò)散有哪些種類？答：擴(kuò)散是物質(zhì)中原子（或）分子的遷移現(xiàn)象，是位置傳輸?shù)囊环N方式。根據(jù)擴(kuò)散過(guò)程是否發(fā)生濃度變化可分為：自擴(kuò)散、互擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散方向是否與濃度梯度的方向相同可分為：下坡擴(kuò)散、上坡擴(kuò)散根據(jù)擴(kuò)散過(guò)程是否出現(xiàn)新相可分為：原子擴(kuò)散、反應(yīng)擴(kuò)散82何為上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散？舉例說(shuō)明。答：下坡擴(kuò)散：原子或分子沿濃度降低的方向進(jìn)行擴(kuò)散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧?。比如鑄件的均勻化退火、工件的表面滲碳過(guò)程均屬于下坡擴(kuò)散。上坡擴(kuò)散

2、：原子或分子沿濃度升高的方向進(jìn)行擴(kuò)散，即由低濃度向高濃度方向擴(kuò)散，使?jié)舛融呌趦蓸O分化。例如奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程中，碳原子從濃度較低的奧氏體中向濃度較高的滲碳體中擴(kuò)散。83擴(kuò)散系數(shù)的物理意義是什么？影響因素有哪些？答：擴(kuò)散系數(shù)的物理意義：濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量。D越大，擴(kuò)散速度越快。影響因素：1、溫度：擴(kuò)散系數(shù)與溫度呈指數(shù)關(guān)系，隨溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增大。2、鍵能和晶體結(jié)構(gòu)：鍵能高，擴(kuò)散激活能大，擴(kuò)散系數(shù)減??；不同的晶體結(jié)構(gòu)具有不同

3、的擴(kuò)散系數(shù)：例如從晶體結(jié)構(gòu)來(lái)考慮，碳原子在鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)比在奧氏體中的大。3、固溶體類型：不同類型的固溶體，擴(kuò)散激活能不同，間隙原子的擴(kuò)散激活能比置換原子的小，擴(kuò)散系數(shù)大。4、晶體缺陷：晶體缺陷處，自由能較高，擴(kuò)散激活能變小，擴(kuò)散易于進(jìn)行。5、化學(xué)成分：當(dāng)合金元素提高合金熔點(diǎn)，擴(kuò)散系數(shù)減??；若降低合金熔點(diǎn)，擴(kuò)散系數(shù)增加84固態(tài)合金中要發(fā)生擴(kuò)散必須滿足那些條件？為什么？答：1、擴(kuò)散需有驅(qū)動(dòng)力。擴(kuò)散過(guò)程都是在擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)行的，如

4、沒(méi)有擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力，也就不能發(fā)生擴(kuò)散。2、擴(kuò)散原子要固溶。擴(kuò)散原子在基體中必須由一定的固溶度，形成固溶體，才能進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散。3、溫度要足夠高。固態(tài)擴(kuò)散是依靠原子熱激活而進(jìn)行的，溫度越高，原子的熱振動(dòng)越激烈，原子被激活發(fā)生遷移的可能性就越大。4、時(shí)間要足夠長(zhǎng)。原子在晶體中每躍遷一次最多只能移動(dòng)0.30.5nm的距離，只有經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能形成物質(zhì)的宏觀定向遷移。85鑄造合金均勻化退火前的冷塑性變形對(duì)均勻化過(guò)程有和影響？是加速還是減緩？為什么

5、？答：加速。原因：鑄造合金經(jīng)非平衡結(jié)晶后，會(huì)出現(xiàn)不同程度的枝晶偏析。根據(jù)擴(kuò)散第二定律可得知，鑄錠均勻化退火所需時(shí)間與枝晶間距的平方成正比，與擴(kuò)散系數(shù)成反比。所以在退火前對(duì)合金進(jìn)行冷塑性變形可破碎枝晶，減小枝晶間距，另外塑形變形使金屬內(nèi)部的位錯(cuò)密度增加，缺陷越多，擴(kuò)散系數(shù)D越大，擴(kuò)散越快，因此可以縮短均勻化的時(shí)間。性應(yīng)變能的增加。3、固態(tài)相變溫度低，原子擴(kuò)散更困難，例如固態(tài)合金中原子的擴(kuò)散速度為107—108cmd，而液態(tài)金屬原子的擴(kuò)散速

6、度為107cms。92何謂奧氏體晶粒度？說(shuō)明奧氏體晶粒大小對(duì)鋼的性能影響？答：奧氏體晶粒度：是奧氏體晶粒大小的度量。當(dāng)以單位面積內(nèi)晶粒的個(gè)數(shù)或每個(gè)晶粒的平均面積與平均直徑來(lái)描述晶粒大小時(shí)，可以建立晶粒大小的概念。通常采用金相顯微鏡100倍放大倍數(shù)下，在645mm2范圍內(nèi)觀察到的晶粒個(gè)數(shù)來(lái)確定奧氏體晶粒度的級(jí)別。對(duì)鋼的性能的影響：奧氏體晶粒?。轰摕崽幚砗蟮慕M織細(xì)小，強(qiáng)度高、塑性好，沖擊韌性高。奧氏體晶粒大：鋼熱處理后的組織粗大，顯著降低鋼

7、的沖擊韌性，提高鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，增加淬火變形和開(kāi)裂的傾向。當(dāng)晶粒大小不均勻時(shí)，還顯著降低鋼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，引起應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生脆性斷裂。93試述珠光體形成時(shí)鋼中碳的擴(kuò)散情況及片、粒狀珠光體的形成過(guò)程？答：珠光體形成時(shí)碳的擴(kuò)散：珠光體形成過(guò)程中在奧氏體內(nèi)或晶界上由于滲碳體和鐵素體形核，造成其與原奧氏體形成的相界面兩側(cè)形成碳的濃度差，從而造成碳在滲碳體和鐵素體中進(jìn)行擴(kuò)散，簡(jiǎn)言之，在奧氏體中由于碳的擴(kuò)散形成富碳區(qū)和貧碳區(qū)，從而促使?jié)B碳體和鐵素

8、體不斷地交替形核長(zhǎng)大，直至消耗完全部奧氏體。片狀珠光體形成過(guò)程：片狀珠光體是滲碳體呈片狀的珠光體。（完全奧氏體化且冷速緩慢如爐冷時(shí)形成片狀珠光體）首先在奧氏體晶界形成滲碳體晶核，核剛形成時(shí)與奧氏體保持共格關(guān)系，為減小形核的應(yīng)變能而呈片狀。滲碳體長(zhǎng)大的同時(shí)，使其兩側(cè)的奧氏體出現(xiàn)貧碳區(qū)，從而為鐵素體在滲碳體兩側(cè)形核創(chuàng)造條件，在滲碳體兩側(cè)形成鐵素體后，鐵素體長(zhǎng)大的同時(shí)造成其與奧氏體體界面處形成富碳區(qū)，這又促使形成新的滲碳體片。滲碳體和鐵素體如

9、此交替形核長(zhǎng)大形成一個(gè)片層相間大致平行的珠光體區(qū)域，當(dāng)其與其他部位形成的珠光體區(qū)域相遇并占據(jù)整個(gè)奧氏體時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變結(jié)束，得到片狀珠光體組織。粒狀珠光體的形成過(guò)程：粒狀珠光體是滲碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上。（非完全奧氏體化且冷速緩慢如爐冷時(shí)形成粒狀珠光體）粒狀珠光體可以有過(guò)冷奧氏體直接分解而成(如組織為αP的亞共析鋼，加熱到αγ時(shí)，若短時(shí)間保溫γ成分不均勻中有貧碳區(qū)和富碳區(qū)，富碳區(qū)就是滲碳體的形核部位)，也可以由片狀珠光體球化而成(

10、如組織為PFe3C的過(guò)共析鋼，加熱到γFe3C時(shí)，在緩冷時(shí)形成粒狀珠光體），還可以由淬火組織回火形成如回火索氏體）。原始組織不同，其形成機(jī)理也不同。這里只介紹由過(guò)冷奧氏體直接分解得到粒狀珠光體的過(guò)程：要由過(guò)冷奧氏體直接形成粒狀珠光體，必須使奧氏體晶粒內(nèi)形成大量均勻彌散的滲碳體晶核，即控制奧氏體化溫度，使奧氏體內(nèi)殘存大量未溶的滲碳體顆粒；同時(shí)使奧氏體內(nèi)碳濃度不均勻，存在高碳區(qū)和低碳區(qū)。再將奧氏體冷卻至略低于Ar1以下某一溫度緩冷，在過(guò)冷度