金相檢驗考試復習題

1、金相中級考試復習題1、簡述純金屬結晶的過程，晶粒的大小取決于什么？答：純金屬的結晶過程是由形核和長大兩個過程組成。結晶時，先在液體中形成具有某一尺寸（臨界尺寸）的晶核，然后這些晶核不斷凝聚液體中的原子而長大，直到各個晶體相互接觸，液態(tài)金屬消耗完畢，結晶過程結束。 晶粒的大小取決于金屬冷卻速度。2、簡述鑄錠的組織及其形成過程。答：鑄錠的宏觀組織由三個晶區(qū)組成：外表層的細晶區(qū)、中間的柱狀晶區(qū)和心部的等軸晶區(qū)。外表層細晶區(qū)：液態(tài)金屬倒入鑄錠模后，首先從模壁處開始結晶，靠近模壁的一層薄膜液體產(chǎn)生極大的過冷，加上模壁可作非均勻形核的基底，因此，在此一薄層液體中立即產(chǎn)生大量的晶核，并同時向各個方向生長。由

2、于晶核數(shù)量多，致使臨近的晶核很快彼此相遇，它們不能繼續(xù)生長，這樣便在靠近模壁處形成了一層很細的等軸晶區(qū)。中間的柱狀晶區(qū)：在表層細晶區(qū)形成的同時，模壁溫度升高導致液體金屬冷卻減慢，溫度梯度變小，此時，結晶主要靠細晶區(qū)近液相處的某些小晶粒的長大。同時，由于垂直于模壁方向散熱最快，晶體便沿其反向擇優(yōu)生長成柱狀晶，便形成柱狀晶區(qū)。 心部的等軸晶區(qū)：在柱狀晶長大到一定程度后，鑄錠中部開始形核長大。由于中部液體的溫度大致是均勻的，所以每個晶粒在各個方向長大速度接近一致，因而形成等軸晶。3、什么是過冷度？過熱度？它們與冷卻速度是什么關系？答：過冷度：金屬的實際結晶溫度與理論結晶溫度之差稱為過冷度。 過熱度：

3、金屬的實際熔化溫度與理論熔化溫度之差稱為過熱度。 冷卻速度越大，則過冷度越大。4、何為晶界？相界？合金？晶界的粗細與什么有關？合金結晶有什么特點？答：晶界：結構相同而取向不同的晶粒之間的界面。 相界：結構不同或結構相同而點陣參數(shù)不同的兩塊晶體相交接而形成的相的界面。 合金：由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉、燒結或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質叫合金。 合金結晶的特點：合金在結晶過程中，各個相的成分以及它們的相對含量都是在不斷變化的。5、什么是鋼的晶粒度？通常分為幾級？如何劃分和評定？答：晶粒度是指晶粒大小的量度。晶粒度分為通常8個級別，其中13號被認為是粗晶粒，46號為中等晶

4、粒，78號為細晶粒。評定方法常用比較法、面積法和截點法。6、二元合金常見有哪些相圖？它們各有什么特點和功能？答：二元合金常見的相圖有：勻晶相圖、共晶相圖和包晶相圖。勻晶相圖：兩組元在液態(tài)時無限互溶，固態(tài)時也無限互溶。相圖中有兩個單相區(qū)和一個兩相區(qū)。共晶相圖：兩組元在液態(tài)時無限互溶，固態(tài)時有限互溶，發(fā)生共晶轉變，并形成共晶組織。相圖中有3個單相區(qū)，3個兩相區(qū)。包晶相圖：兩組元在液態(tài)時無限互溶，固態(tài)時有限互溶，發(fā)生包晶轉變。相圖中有3個單相區(qū)，3個兩相區(qū)。7、什么是組元？舉例說明什么是金屬的相？什么是合金的組織和組織組成物？答：組成合金最基本的、獨立的物質稱為組元。相是指合金中結構相同、成分和性能

5、均一，并以相界面相互分開的組成部分。比如鐵素體、滲碳體、奧氏體。組織：由數(shù)量、大小和分布方式不同的各種相。 組織組成物：合金顯微組織中的獨立組成部分。8、什么是奧氏體等溫轉變曲線？可分為幾個區(qū)域？答：奧氏體等溫轉變曲線：奧氏體在等溫轉變過程中，不同溫度和保溫時間下的析出物的規(guī)律，又稱為“C曲線”?？煞譃樗膫€區(qū)域。區(qū)域1:在A1線以上，為奧氏體的穩(wěn)定區(qū)。區(qū)域:在A1線與Ms線之間，它被奧氏體轉變開始線和轉變終止線分成三個部分。縱坐標與開始線之間的部分，為奧氏體在該溫度下的孕育期；兩條C曲線之間的區(qū)域是過冷奧氏體轉變區(qū)，在該區(qū)域過冷奧氏體將向珠光體或貝氏體轉變；在轉變終止線右側區(qū)域為過冷奧氏體轉變

6、產(chǎn)物區(qū)。區(qū)域:在Ms和Mf之間，為馬氏體轉變區(qū)。區(qū)域:在Mf線以下，馬氏體轉變終止。9、影響C曲線的因素有哪些？答：影響C曲線的因素有：含碳量，亞共析鋼和過共析鋼的C曲線都多出一條先共析相析出線。在發(fā)生珠光體轉變以前，亞共析鋼先析出鐵素體，過共析鋼先析出滲碳體。 合金元素，一般情況下，除Co和Al外的所有溶入奧氏體中的合金元素，都會使C曲線向右移，并使Ms點降低。 奧氏體狀態(tài)，奧氏體成分越均勻，穩(wěn)定性越好，C曲線往右移，反之則向左移。10、連續(xù)轉變曲線與等溫冷卻曲線有何區(qū)別？答：二者的冷卻條件不同，等溫轉變曲線是在一定溫度下的等溫轉變，連續(xù)轉變曲線是以一定冷卻速度時的連續(xù)轉變。連續(xù)轉變曲線位于

7、等溫轉變曲線的右上側，沒有等溫轉變曲線的下部，所以連續(xù)冷卻時，只有珠光體的轉變而無貝氏體。11、馬氏體有幾種類型？其晶體結構、性能和組織形態(tài)如何？答：常見的馬氏體類型有板條馬氏體和片狀馬氏體。板條馬氏體在低碳鋼以及鐵基合金中形成，它的空間形態(tài)是扁條狀的，每個板條為一個單晶體。許多相互平行的板條組成一個板條束，有時在一個板條束內(nèi)可觀察到若干個黑白相間的板條塊，塊與塊之間呈大角度晶界。其亞結構主要是高密度的位錯。板條馬氏體有高硬度、高強度以及相當高的塑性和韌性。片狀馬氏體在高碳鋼以及非鐵基合金中形成，它的空間形態(tài)呈雙凸透鏡狀，在光學顯微鏡下，呈針狀或竹葉狀。其亞結構主要是孿晶。片狀馬氏體有高硬度、

8、高強度，但韌性較差。12、常見的貝氏體有幾種類型？其性能如何？如何獲得貝氏體？答：常見的貝氏體有上貝氏體、下貝氏體和粒狀貝氏體。上貝氏體強度、硬度、韌性均較低。下貝氏體強度高、韌性好，缺口敏感性小，韌脆轉折溫度低。粒狀貝氏體有較好的強韌性。貝氏體是將過冷奧氏體快速冷卻到550Ms范圍內(nèi)，保溫一定時間而獲得的淬火組織。13、鋼的回火轉變產(chǎn)物有哪些？其各自的性能如何？答：淬火鋼經(jīng)低溫回火后的產(chǎn)物為回火馬氏體。它具有高的強度、硬度、耐磨性及一定的韌性。淬火鋼經(jīng)中溫回火后的產(chǎn)物為回火托氏體（回火屈氏體）。它具有高的彈性極限，較高的強度和硬度，并有足夠的塑性和韌性。淬火鋼經(jīng)高溫回火后的產(chǎn)物為回火索氏體。

9、它的強度、塑性和韌性獲得恰當?shù)呐浜希哂辛己玫木C合力學性能。14、材料的宏觀檢驗與顯微分析檢驗有何區(qū)別？答：宏觀檢驗指低倍檢驗，又稱宏觀分析，是通過肉眼或放大鏡（20倍以下）來檢驗鋼及其制品的宏觀組織和缺陷的方法。 顯微分析法，是指利用光學系統(tǒng)顯微鏡，將肉眼所不能分辨的微小物體或物體的微細部分高倍放大，以觀測和研究其結構和特性的方法。15、金相試樣的取樣原則是什么？如何進行取樣和制備金相試樣？答：取樣原則：取樣的部位應具有典型性和代表性。 金相試樣截取的方向、部位及數(shù)量應根據(jù)金屬制造的方法、檢驗的目的、技術條件或雙方協(xié)議的規(guī)定選擇有代表性的部位金相切取。其制備過程包括：取樣、鑲嵌、磨制、拋光、

10、侵蝕。16、磨制金相試樣的注意事項有哪些？如何選擇金相砂紙？答：磨制金相試樣時應注意磨平，非表層檢查試樣四角鋒利部位應磨鈍。砂輪打磨時應注意受力均勻、壓力適度，并注意充分冷卻。砂紙磨制時從粗到細，每更換一級砂紙試樣轉動90度角磨制，除去上道磨痕。機械拋光時要牢握試樣，用力均勻，干濕適當，試樣不受熱，時常移動，保持拋光絨清潔。17、常見的拋光織物和拋光微粉有哪些？拋光的種類有哪些？怎樣劃分的，如何進行拋光？答：常見的拋光織物有帆布、海軍呢、絲絨和絲綢。拋光微粉有金剛石研磨膏，氧化鉻、氧化鋁、氧化鐵和氧化鎂。拋光的種類有機械拋光和電解拋光。機械拋光是靠拋光微粉的磨削和滾壓作用，把金相試樣拋成光滑的

11、鏡面。電解拋光是采用電化學溶解作用，使試樣達到拋光的目的。18、舉例說明亞共析鋼在不同冷速下的室溫組織變化。答：從圖1-52可以看出：當過冷奧氏體以V1速度冷卻，當冷卻曲線與珠光體轉變線相交時，奧氏體便開始向珠光體轉變，當與珠光體轉變終了線相交時，表明奧氏體轉變完畢，室溫組織為100%的珠光體。當過冷奧氏體以Vc速度冷卻，冷卻曲線不與珠光體轉變線相交，而與Ms線相交，此時發(fā)生馬氏體轉變，冷至Mf點時轉變終止，室溫組織為馬氏體+未轉變的殘余奧氏體。當過冷奧氏體以V2速度冷卻，則先開始珠光體轉變，但冷到轉變終了線時，珠光體轉變停止，繼續(xù)冷至Ms點以下，未轉變的過冷奧氏體開始發(fā)生馬氏體轉變，室溫組織

12、未珠光體+馬氏體。19、片狀珠光體和粒狀珠光體的性能有何區(qū)別？答：片狀珠光體的力學性能主要取決于片間距和珠光體團的直徑，珠光體團的直徑越小，片間距越小，則鋼的強度和硬度越高，塑性顯著升高。 粒狀珠光體的硬度比片狀珠光體稍低，但塑性較好，并有較好的冷加工性能。20、光學金相顯微鏡的種類有哪些？一般分為幾個系統(tǒng)？簡述每個系統(tǒng)中的關鍵部件的具體作用？答：光學金相顯微鏡的種類有正置式和倒置式。 一般分為三個系統(tǒng)：光學系統(tǒng)，照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)。21、金相顯微鏡的物鏡、目鏡有哪些種類？具體的性能指標有哪些？如何選擇？答：物鏡按其所接觸的介質可分為干系，濕系或油浸系。按其光學性能又可分為消色差，平面消色差、

13、復消色差、平面復消色差、半復消色差物鏡和供特殊用途的顯微硬度物鏡、相襯物鏡、球面及非球面反射物鏡等。這些物鏡的功能是為了盡可能消除物鏡的各種光學缺陷或適應在特殊條件下工作。 目鏡可分為普通目鏡、校正目鏡和投影目鏡等。普通目鏡在兩個透鏡中間、目透鏡的前交叉點處安置一個光圈，為了限制顯微鏡視場邊緣的光線。校正目鏡具有色“過正”的特性，以補償物鏡的殘余色差，還能補償由物鏡引起的光學缺陷。該目鏡只與復消色差和半復消色差物鏡配合使用。投影目鏡專門供照相時使用，用來消除物鏡造成的曲面像。22、怎樣計算金相顯微鏡的總放大倍數(shù)？ 見教材。23、什么是“孔徑光欄”？“孔徑光欄”對顯微鏡圖像的質量有何影響？答：孔

14、徑光欄是位于光源聚光透鏡前的可變光欄，可以控制入射光束的粗細，以改變物鏡的數(shù)值孔徑?？讖焦鈾趯︼@微圖像的質量影響較大，主要是：對分辨率的影響。當孔徑光欄縮小時，物鏡的數(shù)值孔徑減小，僅物鏡的中心部分起放大作用，使得物鏡的鑒別能力降低，影響細微組織的分辨。對物像清晰度及襯度的影響。擴大孔徑光欄，可使物鏡的數(shù)值孔徑增大，有利于鑒別組織細節(jié)。但孔徑光欄開啟過大，會降低物像的襯度。24、明、暗視場照明方式的優(yōu)、缺點有哪些？答：暗場照明的優(yōu)點：暗場照明時，從試樣反射后進入物鏡的入射光束傾斜角極大，這樣就使物鏡的有效數(shù)值孔徑增加，故可以大大提高顯微鏡的分辨率。由于入射磨面的光線不先經(jīng)過物鏡，因而顯著減少了因

15、光線透過光學玻璃和界面而產(chǎn)生的反射及炫光現(xiàn)象，減少了像差，提高了像的襯度，改善了映像的質量，使像的顏色自然而均勻。暗場照明主要用于非金屬夾雜物及特殊相的定性鑒定，它能真實反映非金屬夾雜物的透明度和色形。25、結構鋼有幾類？結構鋼中有哪幾個基本組織？主要特征有哪些？此處結構鋼應為碳素鋼。答：碳素鋼是指含碳量小于2.11%，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫、氧、氮等雜質外，不含其他合金元素的鐵碳合金。一般按其含碳量進行分類，含碳量的質量分數(shù)0.25%稱低碳鋼；含碳量0.25%0.6%稱中碳鋼；含碳量0.6%稱高碳鋼。 基本組織：鐵素體、滲碳體、奧氏體、珠光體、貝氏體、魏氏組織、馬氏體、回火馬氏體

16、、回火屈氏體、回火索氏體 鐵素體F，在碳鋼中它是碳固溶于-Fe中的固溶體。鐵素體呈白亮色多邊形，也可呈塊狀、月牙狀、網(wǎng)絡狀。滲碳體Fe3C，其形態(tài)成白色的片狀（針狀）、粒狀、網(wǎng)絡狀、半網(wǎng)絡狀。奧氏體是碳溶于-Fe中的固溶體。奧氏體是一個高溫相，殘留奧氏體分布在馬氏體針間隙中或分布在下貝氏體針間隙中，在光學顯微鏡下呈白色。珠光體P是鐵素體和滲碳體的機械混合物，分為片狀珠光體和球狀珠光體。片狀珠光體是鐵素體和滲碳體彼此相間呈層狀排列。球狀珠光體是滲碳體呈球粒狀分布在鐵素體的基體上。貝氏體分為上貝氏體、下貝氏體和粒狀貝氏體。上貝氏體是條狀鐵素體大致平行排列呈羽毛狀，在鐵素體條之間存在短桿狀滲碳體。下

17、貝氏體呈雙凸透鏡狀，在光學顯微鏡下呈黑色針狀或竹葉狀，針與針之間呈一定夾角。粒狀貝氏體是在粗大的塊狀或針狀鐵素體內(nèi)或晶界上分布著一些孤立的形態(tài)為粒狀或長條狀的小島。魏氏組織，針片狀鐵素體分布在珠光體基體上的組織。馬氏體是碳溶于-Fe中的過飽和固溶體。分為低碳的板條馬氏體和高碳的針狀馬氏體。板條馬氏體是大致相同的細馬氏體條定向平行排列，組成馬氏體束，在馬氏體束與束之間存在一定的位向，一顆原始的奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個不同取向的馬氏束。針狀馬氏體是一個奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體針較粗大，往往橫貫整個奧氏體晶粒，以后形成的馬氏體針大小受到限制，針狀馬氏體的大小不一，但基本都按近似60角分布，馬氏

18、體針葉中有一中脊面，碳量愈高，愈明顯，并在馬氏體周圍有殘留奧氏體?；鼗瘃R氏體，仍具有馬氏體針狀特征，但經(jīng)侵蝕后顯示的顏色比淬火馬氏體要深?；鼗鹎象w，馬氏體針狀形態(tài)逐步消失，但仍隱約可見，析出的碳化物細小，在光學顯微鏡下難以分辨?；鼗鹚魇象w，鐵素體+細小顆粒狀碳化物。26、碳素鋼和低合金鋼中的非金屬夾雜物主要有哪些？對其如何進行金相檢驗？答：非金屬夾雜物主要有硫化物、氧化鋁類、硅酸鹽類、球狀氧化物和單顆粒球狀類。27、簡要敘述上、下貝氏體、粒狀貝氏體的形貌？答：上貝氏體形成于貝氏體轉變區(qū)中較高溫度范圍內(nèi)，是條狀鐵素體大致平行排列呈羽毛狀，在鐵素體條之間存在短桿狀滲碳體。下貝氏體形成于貝氏體轉變

19、區(qū)中較低溫度范圍內(nèi)，呈雙凸透鏡狀，在光學顯微鏡下呈黑色針狀或竹葉狀，針與針之間呈一定夾角。粒狀貝氏體在一些中、低碳合金鋼中形成于上貝氏體轉變區(qū)上限溫度范圍內(nèi)，在粗大的塊狀或針狀鐵素體內(nèi)或晶界上分布著一些孤立的形態(tài)為粒狀或長條狀的小島。28、板條狀馬氏體和針狀馬氏體在形態(tài)上有何區(qū)別？答：板條馬氏體的空間形態(tài)是扁條狀的，每個板條為一個單晶體。許多相互平行的板條組成一個板條束，有時在一個板條束內(nèi)可觀察到若干個黑白相間的板條塊，塊與塊之間呈大角度晶界。其亞結構主要是高密度的位錯。針狀馬氏體的空間形態(tài)呈雙凸透鏡狀，在光學顯微鏡下，呈針狀或竹葉狀。其亞結構主要是孿晶。29、調制處理的目的是什么？答：目的是

20、獲得粒狀回火索氏體組織，消除殘余應力，使鋼的強度、塑性和韌性獲得恰當?shù)呐浜希哂辛己玫木C合力學性能。30、鐵素體和滲碳體網(wǎng)狀如何區(qū)別？答：區(qū)別用苦味酸腐蝕，鐵素體是白色，滲碳體是黑色。鐵素體較軟，滲碳體很硬，拿針劃，有劃痕的是鐵素體，無劃痕的是滲碳體。一般情況下，硝酸酒精侵蝕稍微重一點，鐵素體上會有一些凹凸點，滲碳體較平整。31、彈簧鋼顯微組織檢驗的內(nèi)容有哪些？答：彈簧鋼金相檢驗的內(nèi)容：原材料的非金屬夾雜物檢驗。游離石墨化檢驗。表面脫碳層檢驗。顯微組織檢驗。32、什么是高合金鋼？高合金鋼有哪幾類？此處應為耐熱鋼。答：耐熱鋼：通過向鋼中加入合金元素來提高其熱強性和抗氧化性能，以滿足使用要求。 根

21、據(jù)合金元素含量的不同，分為4類，鐵素體耐熱鋼、珠光體鐵素體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。33、何謂脫碳層？如何測定？答：脫碳層：鋼材熱加工時，由于表面與爐氣的氧化反應，失去部分或全部的碳量，造成鋼材表面碳量降低的區(qū)域。 脫碳層深度測定分為金相法、硬度法和化學分析法。34、試說明高速鋼退火及回火狀態(tài)的組織及主要檢測內(nèi)容。答：高速鋼退火狀態(tài)的顯微組織為索氏體和碳化物。回火后顯微組織為回火馬氏體，碳化物和殘余奧氏體。 退火狀態(tài)檢測內(nèi)容為共晶碳化物不均勻度和脫碳層?；兀ù悖┗馉顟B(tài)檢測內(nèi)容為淬火狀態(tài)、淬火晶粒度、過熱組織和回火程度。35、高速鋼過熱及過燒的組織特征是什么？答：過熱組織主要是次生萊氏體，萊氏體呈細小骨骼狀存在于晶界上。以晶粒邊界碳化物的溶解程度和在冷卻過程中析出網(wǎng)狀程度確定過熱程度。 過燒是出現(xiàn)鑄態(tài)黑色組織及共晶萊氏體，使刀具嚴重變形和脆化。36、不銹鋼按組織不同可以分為幾類？奧氏體不銹鋼的組織特點是什么？答：不銹鋼按金相組織不同可分為5類，鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體鐵素體雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。 奧氏體不銹鋼經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗螅谑覝叵驴傻玫絾我坏膴W氏體組