材料科学基础复习题与答案

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C：共晶点1148℃ 4.30%C，在这一点上发生共晶转变，反应式：

Lc?AE?Fe3C，当冷到1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出

具有E点成分的奥氏体和渗碳体的两相混合物——莱氏体

?Le???AE?Fe3C?

E：碳在??Fe中的最大溶解度点1148℃ 2.11%C G：??Fe???Fe同素异构转变点（A3）912℃ 0%C H：碳在??Fe中的最大溶解度为1495℃ 0.09%C

J：包晶转变点1495℃ 0.17%C 在这一点上发生包晶转变，反应式：

LB??H?AJ当冷却到1495℃时具有B点成分的液相与具有H点成分的

固相δ反应生成具有J点成分的固相A。

N：??Fe???Fe同素异构转变点（A4）1394℃ 0%C P：碳在??Fe中的最大溶解度点 0.0218%C 727℃

S：共析点727℃ 0.77%C 在这一点上发生共析转变，反应式：

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As?Fp?Fe3c，当冷却到727℃时从具有S点成分的奥氏体中同时析

出具有P点成分的铁素体和渗碳体的两相混合物——珠光体P（Fp?Fe3c）

ES线：碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，

碳在奥化体中的溶解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，所以具有0.77%～2.11%C的钢冷却到Acm线与PSK线之间时的组织

A?Fe3CⅡ，从A中析出的Fe3C称为二次渗碳体。

GS线：不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开始线称A3线，GP线则

是铁素体析出的终了线，所以GSP区的显微组织是F?A。

PQ线：碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶

解度减少，多余的碳以Fe3C形式析出，从F中析出的Fe3C称为三次渗碳体Fe3CⅢ，由于铁素体含碳很少，析出的Fe3CⅢ很少，一般忽略，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变。

PSK线：共析转变线，在这条线上发生共析转变AS?FP?Fe3C，产物

（P）珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生。

6.分析含碳量分别为 0.20% 、 0.60% 、 0.80% 、 1.0% 的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织.

答：0.80%C:在1~2点间合金按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变

为奥氏体。冷到3点时（727℃），在恒温下发生共析转变，转变结束时全部为珠光体P，珠光体中的渗碳体称为共析渗碳体，当温度继续下降时，珠光体中铁素体溶碳量减少，其成分沿固溶度线

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PQ变化，析出三次渗碳体Fe3CⅢ，它常与共析渗碳体长在一起，彼此分不出，且数量少，可忽略。

室温时组织P。

0.60% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出A，在2点结晶结束，全部转变

为奥氏体。冷到3点时开始析出F，3-4点A成分沿GS线变化，铁素体成分沿GP线变化，当温度到4点时，奥氏体的成分达到S点成分（含碳0.8%），便发生共析转变，形成珠光体，此时，原先析出的铁素体保持不变，称为先共析铁素体，其成分为0.02%C，所以共析转变结束后，合金的组织为先共析铁素体和珠光体，当温度继续下降时，铁素体的溶碳量沿PQ线变化，析出三次渗碳体，同样Fe3CⅢ量很少，可忽略。

所以含碳0.40%的亚共析钢的室温组织为：F+P

1.0% C：合金在1~2点间按匀晶转变结晶出奥氏体，2点结晶结束，合金为单

相奥氏体，冷却到3点，开始从奥氏体中析出二次渗碳体Fe3CⅡ，

Fe3CⅡ沿奥氏体的晶界析出，呈网状分布，3-4间Fe3CⅡ不断析出，

奥氏体成分沿ES线变化，当温度到达4点（727℃）时，其含碳量降为0.77%，在恒温下发生共析转变，形成珠光体，此时先析出的

Fe3CⅡ保持不变，称为先共析渗碳体，所以共析转变结束时的组织为

先共析二次渗碳体和珠光体，忽略Fe3CⅢ。

室温组织为二次渗碳体和珠光体。

材料科学基础

一. 填空题（22分）

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1. 对于小角度晶界结构而言，对称侧晶界由__一列平行的刃形位错__构成，非对称侧晶界

由_两组柏氏矢量相互垂直的刃形位错_构成，扭转晶界由_螺型位错_构成。

2. 按原子排列情况和吻合程度分类，界面可分为_共个界面_、_非共格界面_、_半共格界

面_和复杂半共格界面。

3. 界面迁移与原子运动方向_相反_（相同/相反），速度方向_相同_（相同/相反）。 4. 晶界能的来源有_弹性能_、_核心能_、_化学键能_。

5. 热力学稳定的液—固界面微观结构主要有_粗糙界面_和_光滑界面_。

6. 纯金属及金属凝固后得到的典型铸锭组织由_表面细晶区_、_柱晶取_、__中心等轴晶区

__三个区域构成。

7. 晶体材料中质点扩散的微观机制主要有__空位机制__、_间隙机制__及其他（亚间隙机

制、环易位机制等），扩散系数D阿累尼乌斯公式可写成__D

*e-Q/RT_，对于空

位扩散机制，扩散活化能有_空位形成能__、_空位迁移能__对于间隙扩散机制，扩散活化能只包括_间隙原子的迁移能__。

8. 从热力学角度看，烧结的基本驱动力是___系统表面能、界面能的减少____，动力学上

的表现为___各种复杂的船只过程___，烧结后宏观上的表现为__坯体收缩、致密化与强度增大___，微观上的表现为__发生晶粒尺寸与形状、气孔的尺寸形状变化__。 9. 固态相变的驱动力___新相与母相的自由焓之差__，阻力__界面能__和__应变能___。 10. 金属固态相变的三种基本变化__结构____、__成分___、___有序程度变化__。 11. 奥氏体是碳在__a-固溶体__中的间隙固溶体。

12. 奥氏体形成的热力学条件是奥氏体自由能__小于__（大于/小于）珠光体自由能。 13. 贝氏体转变时，温度较高存在__碳__的扩散。

14. 球化处理由片状向粒状转变可降低__表面能__，为自发过程。

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