爱华网第二章 纯金属的结晶
2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？
答：（1）因为金属结晶时存在过冷现象，是为了满足结晶的热力学条件，过冷度越大，固、液两项的自由能差越大，相变驱动力越大。
（2）过冷度随金属的纯度不同和本性不同，以及冷却速度的差异可以再很大范围内变化。金属不同，过冷度也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，过冷度越大，反之，越小。
（3）会，当液态金属的自由能低于固态时，这时实际结晶温度高于理论结晶温度Tm ，此时，固态金属才能自发的转变为液态金属，称为过热。
2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。
答;均匀形核是指：若液相中各区域出现新相晶核的几率是相同的；非均匀形核：液态金属中存在微小的固相杂质质点，液态金属与型壁相接触，晶核可以优先依附现成的固体表面形核。在实际的中，非均匀形核比均匀形核要容易发生。二者形核皆需要结构起伏，能量起伏，过冷度必须大于临界过冷度，晶胚的尺寸必须大于临界晶核半径。 2-5说明晶体成长形状与温度梯度的关系？
答;正温度梯度下以平面状态的长大形态，服温度梯度下以树枝状长大。 2-6简述铸锭三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点？
（1） 表层细晶区形成原因：①型壁临近的金属液体产生极大过冷度 满足形核的热
力学条件；②型壁可以作为非均匀形核的基地。该晶区特点：组织细密，力学性能较好，但该晶区较薄，一般没有多大的实际意义。
（2） 柱状晶区的形成原因：①液态金属结晶前沿有适当的过冷度，满足形核要求；
②垂直于型壁方向散热最快，晶体向相反的方向生长；③外因是散热的方向性；④内因是晶体晶体生长的各向异性。该晶区的特点：相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶区的交界面较为脆弱，并常聚集着易熔杂质和非金属夹杂物，使铸锭在热压力加工时，容易沿着这些脆弱面开裂，组织比较致密。
（3） 中心等轴晶区形成特定：①中心液体达到过冷，加上杂质元素的作用，满足形
核的要求；②散热失去方向性，晶核自由生长，长大速度差不多，长成等轴区。该晶区的特点：裂纹不易扩展，不存在明显的若面，各晶粒取向不同，性能无方向性，但分枝较多。显微缩孔较多，组织不够致密，对性能影响不多，一般铸件要求得到发达的中兴等轴晶区。
2-8，（1）错，只补偿了表面能的2/3。
（2）错，只有足够的能量起伏提供形核功，不可以形核。
（3）错，负温度梯度，才以树枝状的方式生长。
第三章． 二元合金的相结构与结晶
3-1在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状生长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？
答：因为温度梯度为正时，由溶质在固溶体界面前沿液相的富集而引起的成分过冷，溶质组员重新分布，形成溶质的浓度梯度，将对固溶体合金的晶体形态产生极大的影响，产生树枝状的形态，而纯金属结晶时没有成分过冷的现象，因此在正温度梯度时，没有树枝状的形态产生。
3-2何谓合金的平衡相图，相图能给出任一条件下合金的显微组织组织吗？
答：合金的组成相或组织状态与温度、成分、压力之间的关系的图解；
不能，如果相比较多，成分复杂的时候，那么合金的平衡相图则不适用。
3-3有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的WNi=90%,另外一个铸件的WNi=50%，铸后自然冷却。凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。
答：查图，书上70页，图3-11，50%对应的固相线与液相线的垂直高度差 大于90%所对应的固相线与液相线的垂直高度差，因此，50%所对应的铸件的偏析严重， 消除偏析方法：分为树枝偏析和区域偏析,树枝偏析可以通过锻造,再结晶,高温扩散和锻后热处理得到消除,区域偏析只能通过锻造来减轻其影响,使夹杂物分散,并将显微孔隙和疏松锻合.
3-4何谓成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？
答：成分过冷: 凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷。
对晶体长大方式的影响: 无成分过冷时，晶体为平面状生长;成分过冷稍有增大时，呈胞状生长;成分过冷更大时，是树枝状生长。
对铸锭组织的影响:产生成分偏析，导致组织化学成分不均匀。
第四章 铁碳合金
4-1分析Wc=0.2%、Wc=0.6%、Wc=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分析计算室温下的相组成及组织组成的含量。
答：（1）Wc=0.2%；组织组成:Wα=0.77?0.2
0.77?0.0218
0.2?0.0218
6.69?0.2×100%=76.2% Wp=0.77?0.0218×100%=23.8%
相组成：Wα=6.69?0.0008×100%=97%
WFe3C=6.69?0.0008×100%=3%
（2）Wc=0.6%；组织组成：Wα=
Wp=0.77?0.60.77?0.02180.6?0.0218
0.77?0.02180.2?0.0008×100%=22.8% ×100%=79.2%
相组成: Wα=6.69?0.0008100%=91%
WFe3C=1?91%=9%
(3) Wc=1.2% 组织组成：WFe3C=6.69?0.77×100%=7.3% Ⅱ6.69?0.61.2?0.77
Wp=6.69?0.77100%=92.7%
相组成：Wα=6.69?0.0008×100%=82.07% 6.69?1.26.69?1.2
WFe3C=1.2?0.0008
6.69?0.0008×100%=17.93%
本章的计算，求组织组成，相组成，都是利用的杆杆原理。理清思绪，则非常简单。知道共析钢，共晶铁二者的不同含碳量的组织组成、相组成。理清思路。
4-2， 分析Wc=3.5%、Wc=4.7%的铁碳合金从液态到室温的平均结晶过程，画出冷却曲线和组织转变示意图，并计算室温下的组织组成和相组成。
答：（1）Wc=3.5%，组织组成：Wγ=4.3?2.11×100%=36.5%
WL/d=4.3?2.11×100%=63.5%
WFe3C=4.3?2.11×6.69?0.77×100%=8.7% Ⅱ4.3?3.53.5?2.114.3?3.52.11?0.7
相组成： Wα=6.69?0.0008×100%=47.7%
WFe3C=6.69?0.0008×100%=52.3%
(2) Wc=4.7%,, 组织组成：WL/d=6.69?4.7×6.69?4.33.5?0.00086.69?3.5100%=83.3%
WFe3C=6.69?4.3×100%=16.7% Ⅰ4.7?4.3
相组成：Wα=6.69?0.0008×100%=29.7%
WFe3C=6.69?0.0008×100%=70.3%
4-3计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大可能含量。
答：最大可能含量; WFe3C=6.69?0.77×100%=22.64% Ⅱ6.69?4.74.7?0.00082.11?0.77
WFe3C=Ⅲ0.02186.69×100%=0.33%
4-5为了区别两种弄混的碳钢，工作人员分别截取了A、B两块式样，加热至8500C 后保温以极缓慢的冷却速度冷至室温，观察金相组织，结果如下：
A，试样的先共析铁素体面积为41.6%，珠光体的面积为58.4%。
B，试样的二次渗碳体的面积为7.3%，珠光体的面积为92.7%。
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