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标题: 【知识精讲】23广工材料与化工专业考研知识——835材料科... [打印本页]

作者: 广工引路人 时间: 2022-3-3 09:27
标题: 【知识精讲】23广工材料与化工专业考研知识——835材料科...

01扩散定律

1 菲克第一定律（扩散第一定律）

(1)第一定律描述:单位时间内通过垂直于扩散方向的某一单位面积截面的扩散物质流量

(扩散通量 J)与浓度梯度成正比。适用条件:稳态扩散

2菲克第二定律（扩散第二定律）：适用于各处浓度随时间而变的非稳态扩散

1、举例说明影响扩散的因素及其影响规律。（9分）

（1）温度。温度升高，金属内部的空位浓度提高，有利于扩散。

（2）键能和晶体结构。键能越高，扩撒激活能越高，越不容易发生扩散。

（3）固溶体类型。不同类型的固溶体，溶质原子的扩散激活能不同，间隙原子的扩散激活能比置换原子的小，所以扩散速度大。

（4）晶体缺陷。对于一定的晶体结构来说，表面扩散最快，晶界次之，亚晶界又次之，晶内扩散最慢。在位错、空位等缺陷处的原子比完整晶格处的原子扩散容易的多。

（5）化学成分。在金属中加入化学成分，有时可以加速扩散，有是可以减缓扩散。

2.在置换固溶体中，各组元一般通过空位机制扩散，高温下的空位平衡浓度较高，因此，提高温度有利于促进扩散过程的进行。（对）

3.试述科肯道尔效应及其产生原因，以及对显微组织的影响。（7分）

把Cu、Ni两根金属对焊在一起，在焊接面上镶上钨丝作为界面标志。然后加热到高温并长时间保温，作为界面标志的钨丝向纯 Ni一侧移动了一段距离。

产生原因：左侧的Cu、Ni扩散，右侧Ni向Cu扩散，但右侧Ni的扩散速度比Cu大，因此左侧Ni的浓度大于右侧Cu，此时过剩的Ni原子使左侧点阵膨胀，而右边原子减少的地方发生点阵收缩，其结果必然导致界面向Ni侧移动。

对显微组织的影响：形成了固溶体。

4.扩散第一定律和扩散第二定律适用于不同的场合，前者适用于各处浓度随时间而变的非稳态扩散，后者适用于各点浓度不随时间而变的稳态扩散。（错）

5.原子在固体中的扩散分为自扩散和化学扩散两种，其中浓度梯度趋于零时的扩散称为_自扩散__。

6.在固相扩散中，扩散的驱动力时浓度梯度，其值可以大于零，此时为下坡扩散，也可以小于0，此时为上坡扩散，等于零，不存在扩散。（错）

02金属及合金的回复与再结晶

1.当压力加工温度高于再结晶温度，金属会发生动态再结晶，此时再结晶软化与加工硬度过程同时进行。（对）

2.试述影响冷变形金属加热退火组织的因素及其影响规律。（9分）（参考202页到203页）

（1）当变形量很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶。

（2）当变形量达到2%-10%，只有部分晶粒变形，变形不均匀，再结晶晶粒大小相差悬殊，易相吞并长大，再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度升为临界变形度。

（3）当大于临界变形度后，随着变形量的增加，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细小而均匀，达到一定变形量后晶粒度基本不变。

（4）再结晶退火温度

（5）原始晶粒尺寸

（6）合金元素及杂质

3.与退火态相比，金属经严重冷变形后的导电性能较好，导热性能较差。（错）

4.将严重冷变形金属加工至再结晶温度以上保温足够时间时，其变形组织会被无畸变的组织所代替，即发生了再结晶。（对）

5.试述影响严重冷变形金属加热再结晶温度以上的温度退后后的晶粒大小的因素及其影响规律。（9分）

6.再结晶是指将严重冷变形金属加热至其再结晶温度以上保温足够时间时，其变形组织会被无畸变的组织所代替的过程。（对）

7.动态再结晶是指材料高于其再结晶温度的某一温度下进行的、同时存在加工硬化与在结晶软化的过程。（对）

8.试述变形程度对冷变形金属再结晶退火后的组织和性能的影响。

9.试述严重冷变形金属的再结晶过程以及影响再结晶晶粒大小的因素。（9分）

再结晶过程：再结晶包括成核与长大两个过程，再结晶的形核，随变形量的不同有不同的形核机制。（参考199也扩展）。影响因素同2012年。

03热处理

1、碳钢中的贝氏体是由奥氏体在急冷条件下转变而成的，具有体心四方单相结构。

（错）（贝氏体结构不单一，是双相结构）

2、何为再结晶退火？何为重结晶退火？各有何用途？（6分）

再结晶退火：将冷变形金属加热到规定温度，保温一段时间，使变形晶粒重新转变为等轴晶粒，同时消除加工硬化和残余内应力的一种工艺。用途：降低硬度、提高塑性，复并改善材料性能。重结晶退火（完全退火）：重结晶退火是将钢件或钢材加热至Ac3以上20到30℃，保温足够长的时间，使组织完全奥氏体化后慢慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。用途：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善钢的切削加工性。

3、试述碳含量对碳钢中马氏体的组织形貌和性能的影响。（9分）

含碳量小于0.2%时几乎全部形成板条马氏体，含碳量大于1%只形成片状马氏体，在0.2%-1%之间时是板条马氏体与片状马氏体的混合组织。①马氏体力学性能的显著特点是高硬度和高强度，随着含碳量的增加，马氏体的硬度会随着增加，当含碳量小于0.5%时，马氏体的硬度急剧增加，当含碳量增至0.6%时，虽然马氏体硬度会有所提高，但由于残留奥氏体的增加其钢的硬度有所下降。②碳含量低形成板条马氏体有很高的强度和良好的塑形，碳含量高形成片状马氏体，具有很高的强度，但韧性差，硬而脆。

4、试述在不改变基体成分（表面成分除外）的条件下，提高纯铝力学性能的方法及其原理。（9分）

加工硬化：随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，产生固定割阶，位错缠结等障碍，使位错阻力增大，引起变形抗力增加，从而提高金属的强度。细晶强化：加入微晶和合金元素能使组织显著细化，从而提高合金的强度和塑性。

5、试绘出共析钢的C曲线，根据此C曲线说明共析钢经退火、正火、分级淬火和等温淬火四种工艺处理后的组织、性能，并说明四种工艺的用途。（8分）

经球化退火处理后，获得粒状珠光体，硬度较低，切削性能好，退火的用途是降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能。通过正火后，得到索氏体组织，其片间距小，硬度大。正火主要用于提高普通零件的力学性能。分级淬火得到马氏体，马氏体具有很高的硬度，但是塑韧性较差，分级淬火可以有效的减小淬火内应力，防止工件变形和开裂。等温淬火得到的是下贝氏体，下贝氏体具有较高的强度和较好的塑性、韧性。等温淬火使工件具有较高的硬度和强韧性。

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