2006-2007學年第一學期材料科學基礎1試題及答案

第第#頁a點：包晶反應，L+Mf3+(C)-M5c2（2分）b點：包共晶反應,L+M5c2-M3c+(C)（2分）c點：包共晶反應,L+…Mf+(yMn)（2分）(2)(6分)四、證明題（8分）證明：設立方體晶核的邊長為a，液體和固體間的體積自由能為A片液體和晶核間的比界面能為oS,晶核表面積為/，晶核體積為卜，則形核時的自由能變化AG為=a3AG+6a20

V（2分）令a=0

da解得臨界晶核邊長Q-4o SAGV（2分）則臨界形核功AG*為32o3

S—

(AG)2

V（1分）臨界表面形核能二A*oS=6(a*)2oS96o3 S—(AG)2V（1分）第五題第2題解答圖第4頁第4頁第5頁第5頁（1）（4分）相組成物：（Ni）+a1（1分）相組成物的成分點：（Ni）的成分為圖中a點（1分）a1的成分為圖中b點（1分）Ab各相的質(zhì)量分數(shù)：w= x100%,W（N）ab a1=Aax100%ab（1分）（2）（4分）相組成物：Ni4W+a1+a2；（1分）相組成物的成分點：Ni4W的成分為圖中d點,a1的成分為圖中e點，a2的成分為圖中c點；（1分）各相的質(zhì)量分數(shù)：攻=絲x1010%（1分）aiBefc?

攻=——義f—義100%

Ni4w fecd竺義fL義100%

fecd（8分）（1）（4分）Gb2（1）（4分）Gb22兀（1—v）d（4分）AB段：f=工b,-Y方向;xyCD段：f=工b， Y方向；xyAD段和BC段無作用力。（0.5分）（0.5分）（0.5分）（0.5分）（3分）（1分）（1分）（1分）（2分）（5分）奧氏體為面心立方結(jié)構(gòu)，碳原子位于其八面體間隙中；鐵素體為體心立方結(jié)構(gòu)，碳原子也位于其八面體間隙中。面心立方的八面體間隙半徑和鐵原子半徑之比（0.414）大于體心立方的八面體間隙半徑和鐵原子半徑之比（0.155）,而碳原子半徑大于間隙半徑，一個碳原子固溶于奧氏體中所引起的晶體能量增高遠小于固溶于鐵素體中所引起的晶體能量增高。

（5分）影響擴散的主要因素為溫度和擴散組元的濃度梯度。920℃左右滲碳時，碳在奧氏體（面心立方結(jié)構(gòu)）中擴散，過高的溫度會引起奧氏體晶粒粗大；但溫度過低，碳將在鐵素體（體心立方結(jié)構(gòu)）中擴散，碳在鐵素體中的極限溶解度比在奧氏體中小得多，因而濃度梯度也小得多。3.（5分）根據(jù)P=3.（5分）根據(jù)P=當P恒定時，（3分）TOC\o"1-5"\h\zx變?yōu)?倍，則t變?yōu)?6倍，故共需16小時。 （2分）（5分）如圖所示，強度隨碳含量增加先增高后下降，在碳含量約1.0%時為強度極大值。 （2分）強度的這種變化和平衡態(tài)碳鋼中的組織隨碳含量變化有關：當碳含量小于0.77%時，鋼中的組織為鐵素體+珠光體，且珠光體的分數(shù)隨碳含量增高而增大，而珠光體在鋼中起強化作用，故強度隨碳含量增加而增高； （1分）當碳含量大于0.77%后，鋼中的組織為二次滲碳體+珠光體，二次滲碳體以網(wǎng)狀分割珠光體，且二次滲碳體的分數(shù)隨碳含量增高而增大。滲碳體硬而脆，少量的不連續(xù)分布的二次滲碳體起強化作用，故強度隨碳含量增加繼續(xù)增高；（1