材料科学基础知识点总结

共析转变(γS αP+Fe3C);含碳虽超过0.02%的铁碳合金,于PSK水平线上(727℃)

均将通过共析转变,形成铁素体和渗碳体两相混合的共析体,称为珠光体(P)。 转变特征图 包晶转变:

共晶转变: 共析转变:

LB γJ δH Fe3C LC γE αP γS Fe3C 各点成分为(C%):B:0.53 ;H:0.09;J:0.17;C:4.3;E:2.11 S:0.77;P:0.0218。 四、晶面指数与晶向指数

1)、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向(AB,OC)的晶向指数。 Z Z Z C Y Y A O B Y X X X ① ② ③ ① :

?110? ②:(012)

AB:

?110? OC:[101]

2)、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向(AC,OB )的晶向指数。 Z Z C Z Y Y A O Y X X X B ① ② ③

①:

?012? ②:(112)

AC: ?101? OB:[120]

?110? (0 21) [1 1 0] ?001?

3)、画出下列指数的晶向或晶面

(111)

Z Z Z

(021) Y Y Y X

(111) (110) X X [110] [001]

五、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示。 1. 说出图中各点(M、N、P、E)室温下的显微组织。

M:B+(B+C)+(A+B+C); N:(A+B) +(A+B+C); P:C+(A+B+C); E:(A+B+C)。

2. 求出E点合金室温下组织组成物的相对量和相组成物的相对量。 E点合金室温下组织组成物的相对量(A+B+C)为100% 相组成物的相对量为: WA=Ea/Aa×100% WB=Eb/Bb×100% WC=Ec/Cc×100%

A E1 c B% B · N A% E· ·M C% b K E2 E3 ·P a

C 3. 分析M点合金的结晶过程。

先从液相中结晶出B组元,当液相成分为K时,发生二元共晶转变,转变产物为(B+C),当液相成分为E时,发生三元共晶转变,转变产物为(A+B+C)。室温下的显微组织为:B+(B+C)+(A+B+C)。

六、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示。

A e1 B% B

A% E · e3 e2 C% C

1. 2. 3. 4.

确定出E点合金A、B、C三个组元的化学成分。 计算E点合金组织组成物的相对量 计算E点合金相组成物的相对量

E点合金的化学成分与相组成物相对量之间有什么关系?为什么?

A b D e1 B% B

A% E · c F H e3 a e2 C% C 1、 A、B、C三个组元的化学成分为:A=Ca% ,B=Ab% ,C=Bc% 2、E点合金组织组成物的相对量为:W(A+B+C)=100%

3、E点合金相组成物的相对量为:WA?EH?100%,WB?EF?100%, AHBFWC?ED?100%

CD4、E点合金的化学成分与相组成物相对量是相等的,即:Ca=EH/AH,Ab=EF/BF,

Bc=ED/CD。因为三个组元在固态下互不溶解,都已纯金属的形成存在,所以三个相(A、B、C)的相对量就应该等于其各自的化学成分。

七、锻造或轧制的作用是什么?为什么锻造或轧制的温度选择在高温的奥氏体区?

锻造或轧制的作用是:把材料加工成形,通过锻造或轧制使铸锭中的组织缺陷得到明显的改善,如气泡焊合,缩松压实,使金属材料的致密度增加;粗大的柱状晶变细;合金钢中大块状碳化物初晶打碎并较均匀分布;使成分均匀,使材料的性能得到明显的改善。

奥氏体稳定存在是在高温区,温度升高材料的强度、硬度下降,塑性韧性升高,有利于变形;奥氏体为面心结构,塑性比其它结构好,塑性好,有利于变形;奥氏体为单相组织,单相组织的强度低,塑性韧性好,有利于变形;变形为材料的硬化过程,变形金属高温下发生回复与再结晶,消除加工硬化,即为动态回复再结晶,适合大变形量的变形。

八、什么是柯肯达尔效应?如何解释柯肯达尔效应?

由置换互溶原子因相对扩散速度不同而引起标记移动的不均衡扩散现象称为柯肯达尔效应。

Cu Ni 分析表明Ni向左侧扩散过来的原子数目大于Cu向右侧扩散过来的原子数目,且Ni的原子半径大于Cu的原子半径。过剩的Ni的原子使左侧的点阵膨胀,而右边原子减少的地方将发生点阵收缩,其结果必然导致界面向右侧漂移。

九、影响扩散的因素有哪些?

①温度:温度越高,扩散速度越大;

② 晶体结构:体心结构的扩散系数大于面心结构的扩散系数; ③ 固溶体类型:间隙原子的扩散速度大于置换原子的扩散速度; ④ 晶体缺陷:晶体缺陷越多,原子的扩散速度越快;

⑤ 化学成分:有些元素可以加快原子的扩散速度,有些可以减慢扩散速度。 十、写出扩散第一定律的数学表达式,说出各符号的意义。 扩散第一定律表达式:J??DdC

dx其中,J为扩散流量;D为扩散系数;

dC为浓度梯度。 dx扩散的驱动力为化学位梯度,阻力为扩散激活能

十一、写出扩散系数的数学表达式,说出各符号的意义及影响因素。 扩散系数D可用下式表示:

D?D0exp??QRT?

式中,D0为扩散常数,Q为扩散激活能,R为气体常数,T为热力学温度。由式上式可以看出,扩散系数D与温度呈指数关系,温度升高,扩散系数急剧增大。 十二、固态金属扩散的条件是什么?

①温度要足够高,温度越高原子热振动越激烈原子被激活而进行迁移的几率越大;②时间要足够长,只有经过相当长的时间才能造成物质的宏观迁移;③扩散原子要固溶,扩散原子能够溶入基体晶格形成固溶体才能进行固态扩散;④扩散要有驱动力,没有动力扩散无法进行,扩散的驱动力为化学位梯度。 十三、为什么晶体的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向进行?

晶体滑移的实质是位错在滑移面上运动的结果,位错运动的点阵阻力为:

?P?N??2?d?2Gex?p??,位错运动的点阵阻力越小,位错运动越容易,从公式中可以看出,d

??1??1??b??值越大、b值越小,位错运动的点阵阻力越小。d为晶面间距,密排面的晶面间距最大;b为柏氏矢量,密排方向的柏氏矢量最小。所以,晶体的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向进行。

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