《固态相变_理论》作业2.docVIP

《固态相变理论》作业2 试对珠光体片层间距随温度的降低而减小做出定性的解释。片层间距 ，这一关系可定性解释如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，σS 增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系，但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。 2. 试述粒状珠光体的形成机制。答：由铁素体和粒状碳化物组成的机械混合物。它由过共析钢经球化退火或马氏体在650~A1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。 片状渗碳体的表面积大，界面能高，球化退火时，将会自发球化。 与渗碳体尖角接壤处的铁素体碳浓度Cα-k大于与平面接壤处的碳浓度，在铁素体内将引起碳原子扩散，结果界面碳浓度平衡被打破，为维持碳浓度平衡，渗碳体尖角处会溶解，而平面处会向外生长，最后形成各处曲率半径相近的粒状渗碳体。 渗碳体片内亚晶界的存在，会产生界面张力，为保持界面张力平衡，在亚晶界处会出现沟槽。由于沟槽两侧曲率半径较小，此处渗碳体将溶解，而使曲率半径增大，破坏了界面张力的平衡，为恢复平衡，沟槽将进一步加深，直至渗碳体溶断。 （4）当奥氏体化不充分时，也会以未溶颗粒状渗碳体作为形核核心，直接形成球状珠光体。 3. 分析影响珠光体转变动力学的因素。1）Ｐ转变的形核率与长大速度。与温度的关系：随温度降低先增后减，550oC达最大值。与时间的关系：I随等温时间增大而增大，随时间延长，晶界上形核位置达到饱和，Ｉ急剧下降到零；v与时间无关。 2）形核率 为界面厚度，L晶粒平均直径，i=0,1,2分别表示界隅，界线，界面，Q为原子扩散激活能，v为原子振动频率。 3）形核率与长大速度 与温度的关系：随温度降低先增后减，550oC达最大值与时间的关系：I随等温时间增大而增大，随时间延长，晶界上形核位置达到饱和，Ｉ急剧下降到零；v与时间无关 4 . 试述马氏体相变的主要特征，并作简要的分析说明。 5. 分析马氏体的性能及其与马氏体结构的关系。 6. 试述马氏体相变的晶体学关系。 7．试述贝氏体转变的基本特征。答：1）孕育期的预相变：在贝氏体孕育期内，母相发生成分的预分配和结构的预转变。预相变期发生了原子的偏聚，形成贫碳区即为贝氏体相变的形核位置。相变机制存在扩散和切变学派的争论。2）贝氏体相变形核：贝氏体相变是非均匀形核，上贝氏体一般在奥氏体晶界处形核，而下贝氏体一般在奥氏体的晶内形核。3）贝氏体的长大机制：存在三种观点马氏体型的贝氏体切变长大机制，这种学派认为，贝氏体长大与马氏体相似，以切变方式进行，但贝氏体长大的速度比马氏体慢的多。判断依据是贝氏体的表面浮凸效应现象。切变包括滑移切变和孪生切变。扩散台阶长大机制，台阶机制可以为扩散长大所利用，也可以为切变长大利用。扩散切变复合长大模型，这种模型首要条件是界面位错必须是刃型位错或刃型分量为主导的。因为只有刃型位错才能攀移，而螺位错是不能攀移的。 8．试述影响贝氏体性能的基本因素。答：1）上贝氏体的形成中温转变，在350～550，组织为BF+Fe3C。形态为羽毛状上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中的扩散所控制。 2）下贝氏体的形成低温转变，小于350。BF大多在奥氏体晶粒内通过共格切变方式形成，形态为透镜片状。由于温度低，BF中的碳的过饱和度很大。同时，碳原子已不能越过BF/A相界扩散到奥氏体中去，所以就在BF内部析出细小的碳化物。同样，下贝氏体的转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。 碳含量及合金元素的影响奥氏体中的碳含量的增加，转变时需要扩散的原子数量增加，转变速度下降。除了铝和钴外，合金元素都或多或少地降低贝氏体转变速度，同时也使贝氏体转变温度范围下降，从而使珠光体与贝氏体转变的C曲线分开。 奥氏体晶粒度大小的影响奥氏体晶粒度越大，晶界面积越少，形核部位越少，孕育越长，贝氏体转变速度下降。 应力和塑性变形的影响拉应力加快贝氏体转变。在较高温度的形变使贝氏体转变速度减慢；而在较低温度的形变使得转变速度加快。 冷却时在不同温度下停留的影响 9．试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。答： 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 转变温度范围： Ar1 ~ 550 550 ℃~Ms Ms 扩散性： 铁与碳可扩散 碳可扩散，铁不能扩散 无扩散性 领先相： 渗碳体