22秋期末题型

概念题：5 × 2′= 10′

选择题：10 × 2′= 20′

简答题：8 × 5′= 40′

综合题：4问，30′= 5′ + 10′ + 10′ + 5′

22秋传输原理期末题型

概念题：10 × 4′= 40′

大题6 × 10′= 60′

概念题40′:（1）理想流体、实际流体和牛顿流体；（2）等压面；（3）加热时间、均温时间和保温时间；（4）灰体和黑度；（5）流线和迹线；（6）非稳态扩散方程的解的种类；（7）导热系数；（8）菲克第一定律；(10)运动粘度和动力粘度；

大题60′：（1）什么是隔热屏，隔热屏对辐射换热量的影响，多层间壁传热关系；（2）灰体、黑体和实际物体的本质区别，结合曲线，以及它们的辐射能量关系；（3）请说明温度对气体和液体的粘度的影响；（4）给了扩散非稳态方程进行演绎，一共5个问；（5）柯肯达尔效应举例；（6）给了速度的ux = ux（x，y，z，t），uy = uy（x，y，z，t），uz = uz（x，y，z，t），用随体导数欧拉法的概念描述加速度[ax ay az]；

复习体会：

1. 答题答采分点，没有把握时候，相关的都写上；

1. 选择得分率最低，可最后答；选择题答案大多数都是单选，拿不准的要少选；做完选择题一定要检查遍，至少看是不是自己选的选项，以免出现看对选错的无故丢分现象；另外第一遍做的时候要仔细慢一些，有的题很简单有绝对把握，但看快了可能会漏选。

传输原理最后一个欧拉法的10′，我当时想到了两种多元函数求导的可能。后来才明白如果当时各写一半就好了。至少能得一半分。现在可能一分没有。中间考了一个隔热屏，是上课讲的，如果好好听就没问题。

1. 复习时，注意简答题综合分值更高，应该把重心放在简答综合题目上。

1. 不过话说回来，虽然名词解释只占10分，但是后面简答题有些地方其实也考察了名词解释。所以不仅要好好复习简答，名词解释也要好好复习。

1. 必要数量的习题是让自己快速高效理解掌握知识的手段之一（我已知的另一种方式是实践）。像材科基这么知识量大、想象难度大的学科，我都能在一周左右时间感觉自己学得通透，就是因为我做了材科基习题解答。就算我一开始什么都不知道，但我先做和理解自己能做的，实在没有理解的我就在看书听课增加知识储备，然后再回来做题，再做对做错反思理解学习。反复重复这个过程，就像滚雪球一样，我的进步很快，我的进步飞快。难以想象我在一周左右时间就学得比较好了。

材料科学基础B（覃耀春班）期末考试（不包括计算画图）梳理

一轮复习

五章三元合金相图

概念类（3）

成分三角形：三个顶点分别代表三个组元，三条边分别代表三个二元系合金的成分，内部任意一点代表一定成分的三元合金的等边三角形。

直线法则：是指在一确定温度下，当某三元系合金处于两相平衡时，合金的成分点必定在同一直线上，且合金的成分点位于两平衡相的成分点之间的规律。

重心法则：成分三角形中任意一点的合金在某一温度下处于三相平衡时，合金的成分点必定位于三相成分所构成的三角形的质量重心位置。

六七章金属的塑性变形和再结晶

概念类（10）

滑移：是指晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动的结果。

滑移系：是指一个滑移面和此面上的一个滑移方向组成一个滑移系。

多系滑移：是指滑移过程在两个或多个滑移系中同时进行或交替地进行。

滑移临界分切应力：是指滑移系开动时所需达到的分切应力。

孪生：是指在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向产生一定角度的均匀切变过程。

回复：是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。

再结晶：冷塑性变形的金属在加热时，变形组织从形核到形成等轴品粒的过程。

再结晶温度：经过严重冷变形（变形度 > 70％)的金属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（ > 95%转变量）的温度。

热加工：在再结晶温度以下进行的塑性变形。

临界变形度：当变形金属的变形量达到某一数值时，再结晶的晶粒特别粗大时的变形度。

金属超塑性：某些金属材料在特定的条件下拉伸时获得极高的延伸率和优异的均匀变形能力。（先决条件：材料应具有微细的等轴晶粒的两相组织）

问答类（7）

1.如何确定金属的再结晶温度和再结晶退火温度？影响金属再结晶温度的因素有哪些？影响金属的再结晶晶粒大小的因素有哪些？

(1)金属的再结晶温度由下式确定：T再（K)=(0.35~0.4)Tm（K)

金属的再结晶退火温度为T(℃）=T再（℃）+ 适当温度

(2)影响金属的再结晶温度的因素有：

①变形量：变形量越大，金属的再结晶温度越低；

②化学成分：含有难熔合金元素越多，金属的再结晶温度越高。

③原始晶粒度：原始晶粒越细，再结晶温度越低。

④加热速度和保温时间：加热时间越长，原子扩散越充分，有利于再结晶的形核和长大，降低再结晶温度；提高加热速度会使再结晶温度升高。

(3)影响金属的再结晶晶粒大小的因素有：

①冷变形程度：变形度越大，晶粒越细小；

②原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，再结晶晶粒越细；

③杂质与合金元素：杂质与合金元素越多，晶粒越细；

④变形温度：变形温度越高，再结晶晶粒越粗；

⑤退火温度：退火温度越高，再结晶晶粒越粗。

2.试述滑移的本质（机制）。为什么实测晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算值小得多？

滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动的结果。

滑移的本质有：位错运动（位错在切应力的作用下逐步移动），位错增殖（存在弗兰克-瑞德位错源机制），位错交割、塞积（产生割阶，增加位错线长度，割阶位错运动困难，是加工硬化形变强化的原因）

晶体滑移时，不是晶体的一部分相对于另一部分沿滑移面做整体的刚性滑移，而是位错在切应力作用下沿着滑移面逐步移动的结果。因此，实测晶体滑移需要的临界分切应力值比理论计算值小得多。

注：不要把滑移的本质和回复的机制记混了。滑移的本质机制涉及位错的增殖、位错运动和位错的交割、塞积；回复的机制需分为较低温（空位运动）、较高温（位错的运动）、更高温（位错的滑移+攀移→多边形化→应变能↓）

1. 孪生特点：1）不改变晶体类型，位向改变；2）难、快、伴随响声

1. 试论述多晶体金属材料塑性变形的过程和特点。

1. 多晶体金属塑性变形的过程也是滑移过程，即晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动的结果。晶体滑移时，不是晶体的一部分相对于另一部分沿滑移面做整体的刚性的滑移，而是位错在切应力作用下沿着滑移面逐步移动的结果。

(2)多晶体金属塑性变形的特点有：

①塑变不同时性：多晶体由位向不同的许多小晶粒组成，在外加应力作用下，只有处在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先开动，周围取向不利的晶粒中的滑移系上的分切应力还未达到临界值，这些晶粒仍处在弹性变形状态。

②塑变协调性：多晶体的每个晶粒都处于其他晶粒的包围之中，变形必须要与其邻近晶粒的变形相互协调，以保持晶粒之间的连续性而不断裂。即要求相邻晶粒中取向不利的滑移系也参与变形。据理论推算，每个晶粒至少需要有5个独立滑移系。所以，滑移系较多的面心立方和体心立方金属表现出良好的塑性，而密排六方金属的滑移系少，晶粒之间的变形协调性很差，故塑性变形能力低。

③塑变不均匀性：由多晶体中各个晶粒之间变形的不同时性可知，每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。

1. 试述金属材料冷塑性变形对金属组织和性能的影响。

1. 对金属组织的影响：
   ①形成纤维组织：金属经塑性变形时，沿着变形方向晶粒被拉长。当变形量很大时，晶粒难以分辨，而呈现出一片如纤维丝状的纤维组织。
   ②形成形变织构：随着变形的发生，还伴随着晶粒的转动。在拉伸时晶粒的滑移面转向平行于外力的方向，在压缩时转向垂直于外力方向。故在变形量很大时，金属中各晶粒的取向会大致趋于一致，而使晶粒形成具有择优取向的形变织构。
   ③亚结构细化：冷变形会增加晶粒中的位错密度。随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构的形变胞。胞内位错密度较低，胞壁是由大量缠结位错组成。变形量越大，则形变胞数量越多，尺寸越小。
   ④产生残余应力：金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、位错等）,使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成的晶格畸变。在变形金属吸收的能量中绝大部分转变为点阵畸变能。点阵畸变引起的弹性应力的作用范围很小，一般为几十至几百纳米，称为第三类内应力。由于各晶粒之间的塑性变形不均匀而引起的内应力，其作用范围一般不超过几个晶粒，称为第二类内应力。由于金属工件或材料各部分间的宏观变形不均匀而引起的应力，称为第一类内应力。第三、第二类内应力又称为微观内应力。而宏观内应力平衡范围是整个工件。
   (2)塑性变形对金属力学性能的影响主要有以下三个方面：
   ①呈现明显的各向异性：主要是由于形成了纤维组织和变形织构。
   ②产生形变强化：变形过程中，位错密度升高，导致形变胞的形成和不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用，可使金属的变形抗力显著升高。
   ③塑性变形对金属物理、化学性能的影响：经过冷塑性变形后，使金属的导电性、电阻温度系数和导热性下降；还使导磁率、磁饱和度下降，但矫顽力增加；提高金属的内能，使化学活性提高，耐腐蚀性下降。

1. 试述冷变形金属在加热过程中各阶段组织和性能的变化。

经冷变形后的金属吸收了部分变形功，其内能升高，主要表现为点阵畸变能增大（位错和点缺陷密度高）,处于不稳定状态，具有自发恢复到变形前状态的趋势。一旦加热到0.5Tm温度附近，冷变形金属的组织和性能就会发生一系列的变化，可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，各阶段性能也随之发生变化。具体如下：

(1)回复阶段：在这一阶段低倍显微组织没有变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状。此时，金属的机械性能，如硬度、强度变化不大，塑性略有提高，宏观内应力基本消除，但某些物理、化学性能发生明显变化，如电导率显著增大，应力腐蚀抗力提高。

(2)再结晶阶段：在这一阶段开始在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代全部变形组织。经过再结晶后，冷变形金属的强度、硬度显著下降，塑性、韧性显著提高，微观内应力完全消除。可见加工硬化状态消除，金属又基本上恢复到冷变形之前的性能。

(3)晶粒长大阶段：冷变形金属在再结晶刚完成时，一般得到细小的等轴晶粒组织。如果继续提高加热温度或延长保温时间，将引起晶粒进一步长大，它能减少晶界的总面积，从而降低总的界面能，使组织变得更稳定。晶粒长大，使得金属的强度和硬度有所降低。

1. 怎样区分冷加工和热加工？试述热加工对金属材料组织和性能的影响，并解释锻件的机械性能一般优于其铸件的原因。

(1)再结晶温度以上进行的塑性变形称为热加工；再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。

(2)热加工对金属材料组织和性能的影响主要有：

①改善铸态组织缺陷，提高材料性能；提高金属致密度；细化晶粒；打碎粗大组织，并均匀分布；消除偏析。

②出现纤维组织，材料各向异性：顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。

③形成带状组织，性能明显降低：横向的塑性和韧性明显降低，切削性能恶化

④晶粒大小变化：正确制定工艺，细化晶粒，提高性能。

(3)金属锻件的机械性能一般优于其铸件。这是由于通过锻造可使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度；某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并使其分布均匀；并且通过锻造可使晶粒细化，消除偏析。

八章 固体中的扩散（自学）

1.扩散的本质：原子依靠热运动被从一个位置迁移到另一个位置

2.机制：空位扩散机制、间隙扩散机制

（传输原理：空位扩散、间隙扩散、环形扩散）

3.条件：1)足够驱动力 2)扩散原子有固溶度 3)温度足够高 4)时间足够长

4.分类

1）根据扩散过程中浓度是否变化：自扩散、互扩散；

2）根据扩散方向是否与浓度梯度方向相同：上坡扩散、下坡扩散；

3）根据扩散过程中是否出现新相：原子扩散、反应扩散

1. 影响扩散的因素（传输原理考试范围）

(1)温度。温度是影响扩散速率的最主要因素。温度越高，原子热激活能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大。

(2)键能和晶体结构。由于原子间的扩散激活能取决于原子间的结合能，即键能，所以高熔点的纯金属的扩散激活能较高。

(3)固溶体类型。不同类型的固溶体，溶质原子的扩散激活能是不同的。间隙原子的扩散激活能比置换原子的扩散激活能小。

(4)晶体缺陷。扩散物质通常可以沿晶内扩散、晶界扩散和表面扩散。一般规律是表面扩散最快，晶界次之，亚晶界又次之，晶内最慢。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得多。

(5)化学成分。第三组元（或杂质）对二元合金扩散原子的影响较为复杂，可能提高其扩散速率，也可能降低，或者几乎无作用。熔点高的金属的自扩散激活能必然大。

名词解释（7）

扩散：扩散是物质中原子或分子的迁移现象，是物质传输的一种方式。

自扩散：与浓度梯度无关的扩散，如晶粒自发长大、晶界的移动。

互扩散：伴有浓度变化的扩散。扩散主要是由浓度梯度或温度梯度引起。

下坡扩散：扩散从浓度较高处向较低处扩散，使浓度均匀化为止。

上坡扩散：沿着浓度升高的方向进行的扩散，即由低浓度向高浓度的扩散，使浓度发生两极分化。

原子扩散：在扩散过程中晶格类型始终不变，没有新相产生。

反应扩散/相变扩散：通过扩散使固溶体的溶质组元浓度超过固溶度极限而形成新相的过程。

九章

1.固态相变的特点

（1）相变阻力大

（2）新相晶核与母相之间存在一定的晶向体学位向关系

（3）母相晶体缺陷对相变起促进作用

（4）易于出现过渡相

2.共析钢奥氏体的形成过程

（1）奥氏体的形核

（2）奥氏体的长大

（3）剩余渗碳体的溶解

（4）奥氏体成分均匀化

3.影响奥氏体形成速度的因素

（1）加热速度和保温时间

加热温度越高，转变孕育期和完成转变的时间越短，奥氏体形成速度越快。

（2）原始组织：原始组织越细，奥氏体形成越快

（3）化学成分：

1)钢的含碳量越高，奥氏体形成越快

2)碳化物形成元素减慢奥氏体形成，非碳化物形成元素加快奥氏体形成

3)Si，Al，Mn等元素影响不大

4.奥氏体品粒大小影响因素

（1）加热温度和保温时间（+)

（2）加热速度（+)

（3）钢的化学成分：随含碳量增加先增加后减少

（4）钢的原始组织（+)

5.马氏体高硬度高强度的原因/马氏体的（相变）强化机制

（1）固溶强化

过饱和的间隙碳原子在α相晶格中造成畸变，形成应力场阻碍位错运动；

（2）形成了时效强化：

马氏体放置，碳和合金无素的原子会向位错浅等缺陷处扩散而产生“自回火”，阻碍位错运动；

（3）晶界强化：

原始奥氏体品粒越细小，所得马氏体板条束越细小，马氏体板条束阻碍位错运动；

（4）相变强化：

马氏体转变在晶内造成晶格缺陷密度很高的亚结构，阻碍位错运动；

6.请比较下贝氏体和片状马氏体

①在显微组织上，下贝氏体和片状马氏体都呈针状或竹叶状；

②在空间形态上，下贝氏体和片状马氏体都呈凸透镜状；

③在亚结构上，下贝氏体的竹叶有分支，而片状马氏体的竹叶平行；

④在相组成上，下贝氏体为两相，而片状马氏体为单相；

⑤在获得方法上，下贝氏体通过等温粹火获得，而片状马氏体通过普通淬火。

7.调幅分解的特点：

1、连续式、扩散型相变，无形核，脱溶速度快。

2、相变产物为两相组织。两相晶体结构相同，成分不同但连续变化，始终保持共格。

3、两相分布均匀有规律，弥散度大；具有定向排列的特征，易受应力场和磁场影响。

名词解释（23）

奥氏体稳定化：是指奥氏体在外界因素作用下，由于内部结构发生了某种变化，而使奥氏体向马氏体转变温度降低和残余奥氏体量增加的转变迟滞现象。

奥氏体热稳定化：因缓冷或冷却过程中停留引起过冷奥氏体的稳定性提高而使M转变滞后的现象。

形变诱发马氏体相变：在Ms点以上温度对亚稳的奥氏体进行塑性变形可引起马氏体转变，变形量越大，则马氏体转变量越多，这种现象称为形变诱发马氏体相变。（产生形变诱发马氏体相变现象的温度有上限，这一上限温度称为形变马氏体点，用“Md”表示。）

奥氏体机械稳定化：如果在Md点以上温度对奥氏体进行塑性变形或施加压应力，可使随后的马氏体转变变得困难，使Md点降低、马氏体转变量减少的现象称为奥氏体的机械稳定化。（前面提及的残留奥氏体与机械稳定化有关——被包围在马氏体之间的奥氏体处于受压缩状态无法进行转变而保留下来。）

钢的回火脆性：淬火钢在250~400℃范围和450~650℃范围回火时，冲击韧性显著降低的脆化现象。

魏氏组织：碳质量分数小于0.6%的亚共析钢或碳质量分数大于1.2%的过共析钢由高温以较快速度冷却时，从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近乎平行的呈羽毛状或三角形的，其间分布着珠光体的组织，记为W。

调幅分解：过饱和固溶体在一定温度下，通过溶质原子的上坡扩散分解成晶体结构相同、成分不同的两相的过程。(发生于合金的溶质原子偏聚区、永磁合金。)

奥氏体化过程：是指钢加热获得奥氏体的转变过程。

过冷奥氏体：是指在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体。

残余奥氏体：是指在淬火冷却到室温时保留的未转变奥氏体。

珠光体转变：是过冷奥氏体在临界温度A1以下较高的温度范围内进行的高温扩散型相变。

马氏体转变：是指钢从奥氏体状态快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下（低于Ms点）发生的切变型相变。

贝氏体转变：是指介于珠光体和马氏体之间的中温转变。

片状珠光体：是指由片层相间的铁素体和渗碳体片组成的珠光体。

索氏体：在650~600℃形成的珠光体，其片间距较小，只有在高倍的光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体称为索氏体，记为S。

屈氏体：在600~550℃形成的片间距极细的珠光体。其片间距极细，只有在电子显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种极细的珠光体称为屈氏体，记为T。

回火马氏体：高碳钢在350℃以下回火时，马氏体分解后形成的由有一定过饱和度的固溶体（α相）和与其有共格关系的ε碳化物所组成的组织。

回火索氏体：是指由等轴的α相和粗粒状渗碳体组成的组织。

回火屈氏体：是指由饱和的针状α相和细小粒状渗碳体组成的组织。

粒状珠光体：是指在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织。

板条马氏体：是指低、中碳钢及马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金中形成的一种典型的马氏体组织，由许多成群的、相互平行排列的板条所组成。

片状马氏体：是指中、高碳钢及及含Ni量大于29%的Fe-Ni合金中形成的一种典型的马氏体组织。

上贝氏体：是指在贝氏体转变区较高温度范围内形成的，成束分布、平行排列的铁素体和夹于期间的断续的条状渗碳体的混合物。

下贝氏体：是指在贝氏体转变区较低温度范围内形成的，由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。

粒状贝氏体：是指低、中碳钢中在贝氏体转变区上限温度范围形成的，在粗大的块状或针状铁素体内或晶界上分布着一些孤立的粒状或长条状小岛碳化物的机械混合物。

十章

退火是将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力或加工硬化。

温度在Ac3以上：（4）

扩散退火，Ac3/Acm+150-300（很少考）

亚共析钢淬火，30-50

正火，Ac3/Acm，30-50

完全退火，20-30

温度在Ac1以上：（3）

不完全退火，Ac1-Ac3/Acm（考的少）

过共析钢、亚共析钢淬火，30-50

球化退火，20-30

淬火、正火都是加30-50，俩

完全退火和球化退火都是20-30，俩

不完全退火和正火特殊记，俩

扩散退火特殊记，一个

回火热处理工艺分为低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）和高温回火（500-650℃），回火组织分别回火马氏体、回火托氏体（回火屈氏体）和回火索氏体。

但不代表回火马氏体就是在150-250℃之间形成的。根据教材，高碳钢在350℃以下回火时，马氏体分解为低碳α相和弥散ε-碳化物组成的双相组织称为回火马氏体。

这里面挺有意思的一个地方是，中温回火和高温回火的温度区间是连续的，并且高温回火温度上限低于A1钢的临界温度。而中温回火和低温回火的温度区间是不连续的。原因是需要避免产生第一类回火脆性（250-400℃）。不过为什么中温回火温度下限不在400℃以上呢？

考试考到了画ttt图、奥氏体起始晶粒度和奥氏体本征晶粒度、珠光体和索氏体的名词解释，还有画铝二元合金相图以及相应拓展，我没做出来。

二轮复习