金相检验技术问答试题

金相检验技术问答试题

1 什么是金相检验技术？金相检验包括哪三部分内容？

答：金相检验技术是观察分析金属组织结构和缺陷的实验技术。主要包括宏观组织分析、光学显微组织分析和电子显微组织分析三部分。 2 金相检验取样时需注意哪些问题？

答：切取金相试样时应注意以下两点：

1) 明确检验目的，选择有代表性的部位。对锻、轧钢材或铸件常规检验的取样部位，在按相应的标准要求取样。对事故分析和失效分析，既取破损部位，同时也取完好部位与之对比。

2) 切取试样时，不允许产生塑性变形，也防止试样因受热而引起显微组织的变化。火焰切割试样时，试样上的热影响区必须除去。砂轮切割时应注意采取冷却措施。

3 金相试样的制备步骤和对制备样品的要求有哪些？

答：金相试样的制备步骤：取样→磨制→抛光→浸蚀。对制备好的样品要求是无磨痕、麻点和水迹，夹杂、石墨不脱落，组织真实无假象，组织有代表性。

4 如何确定金相检验磨面？

答：检验面的选择需根据检验项目确定，对锻轧或经冷变形加工的钢材，应尽量采用从钢材心部到外表面组织具有代表性的纵向检验面。但在检验有关表面缺陷、表面层组织（如脱碳、渗碳）、折迭以及晶粒度等时一般应选择横向截面。

5 金相试样磨制、抛光时应注意些什么？

答：磨制金相试样时应注意磨平，非表层检查试样四角锋利部位应磨钝。砂轮打磨时应注意受力均匀、压力适度，并注意充分冷却。砂纸磨制时从粗到细，每更换一级砂纸试样转动90°角磨制，除去上道磨痕。机械抛光时要牢握试样，用力均匀，干湿适当，试样不受热，时常移动，保持抛光绒清洁。

6 试样镶嵌及镶嵌材料主要有几类？

答：尺寸较小不利握持的试样，表面层检验，防止倒角的试样或需磨制倾斜度较大的试样需要镶嵌。主要的镶嵌材料有：热凝性塑料（如胶木粉），热塑性塑料（如聚氯乙稀）及冷凝性塑料（如环氧树脂+固化剂）等。它们各有特点，如胶木粉镶嵌质地较硬、试样不易倒角，但要加热到约150℃以上才能成型，而环氧树脂可在室温凝固，但易受热软化。

7 一般金相显微镜的主要类型有几种？它主要由几个部分组成？ 答：一般金相显微镜主要有立式和卧式两种类型，其主要有主机、光学系统（目镜和物镜）、光源和照相系统组成。

8 试述金相显微镜物镜的四个主要性能。

答：金相显微镜物镜的四个主要性能为：

1）数值孔径：表征物镜的聚光能力。数值孔径大，物镜的聚光能力强，鉴别能力高。

2）鉴别率（分辨率）：是指物镜对试样上的微细组织分辨清楚的能力。

3）垂直鉴别率（景深）：是物镜对高低不平的物体能够分辨清晰的能力。

4）放大倍率：表示物镜独自放大实物若干倍的能力，物镜的放大倍率可由光学镜筒长/物镜的焦距求出。显微镜的总放大倍数为：

物镜的放大倍数×目镜的放大倍数

9 按成象质量金相显微镜的物镜可分为几种类型？

答：按成象质量金相显微镜的物镜可分为六种类型，即：消象散物镜；消色差物镜；半复消色差物镜；复消色差物镜；平面消色差物镜；平面复消色差物镜。

10 试述金相显微镜的使用与维护得注意事项。

答：金相显微镜应安放在干燥，清洁房间内，水平的平台上。使用时

应遵守以下事项：

先接通光源，根据检验项目选用合适的物镜和目镜，并小心安装到位，调整载物台，使之对准物镜中心，调整现场光栏和孔径光栏。

金相显微镜的维护，通常包括以下内容：

工作完毕，关掉电源，小心收取镜头并罩好防尘罩。如镜头表面受到污染，可用镜头纸或脱脂棉蘸取少许二甲苯拭除。油镜头使用后，必须立即用上述方法拭去油渍，不得用醇类揩擦镜头。仪器长期使用，应即时添加润滑油（如凡士林油）。

11 普通碳素钢平衡状态下常见的显微组织有哪几种？

答：常见的显微组织有奥氏体（高温下）、铁素体、渗碳体、珠光体（铁素体与渗碳体的机械混合物）四类。

12 钢中最常见的非金属夹杂物有哪几类？

答：钢中常见的非金属夹杂物主要有氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物四类。氧化物和氮化物为脆性夹杂，硫化物和硅酸盐一般为塑性夹杂。

13 现行使用评定钢中非金属夹杂物的标准名称和标准号是什么？ 答：现行使用评定夹杂物的标准为GB/T10561-2005，名称：“钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法”。

14 GB/T10561-2005标准的适用范围、取样方法及尺寸有哪些？ 答：该标准适用于评定压缩比大于或等于3的轧制或锻造钢材中非金属夹杂物的显微评定方法。

取样方法应在产品标准或专门协议中规定，若无规定，其取样方法如下：

1）直径或边长大于40mm 的钢棒或钢坯：检验面为中间位置的部分径向截面；

2）直径或边长大于25mm 、小于40mm 的钢棒或钢坯：检验面为通过直径截面的一半；

3）直径或边长小于或等于25mm 的钢棒：检验面为通过直径的整个截面，保证200mm ×mm 的检验面积；

4）厚度小于或等于25mm 的钢板：检验面位于宽度1/4处的全厚度截面；

5）厚度大于25mm 、小于或等于50mm 的钢板：检验面位于宽度1/4和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/2截面；

6）厚度大于50mm 的钢板：检验面位于宽度1/4和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/4截面。

试样检验面尺寸为20mm ×10mm 。

15 简述GB/T10561-2005标准中评级图的使用方法。

答：该标准中评级图为低限图谱。

观察方法：目镜直接观察和投影毛玻璃上观察。注意观测的图片为71╳71mm 。

实际检验分A 法和B 法。

A 法：检验整个抛光面。对于每一类夹杂物按粗系和细系记下与所检验面上最恶劣视场相符合的标准图片的级别数。

B 法：检验整个抛光面。试样每一个视场同标准图片相对比，每类夹杂物按粗系和细系记下与检验视场最符合的级别数。

A 法和B 法的通则为：将每一视场与图谱比较。处于两相临标准图片之间时，应记录较低的一级；超大超长的应分别记录，并纳入该视场评级；非传统类型夹杂物按与其形态最接近的A 、B 、C 、D 、Ds 类夹杂物评定，用下标注明含义。纵向距离小于或等于40um 、横向距离小于或等于10um 的两条夹杂物应视为一条夹杂物。

结果表示：

A 法表示与每类夹杂物和每个宽度系列夹杂物最恶劣视场的级别；在每类夹杂物代号后再加上最恶劣视场级别，e 表示粗系，s 表

示超尺寸夹杂物。

B 法表示给定视场数中每类夹杂物及每个宽度系列夹杂物在给定级别上的视场总数；并用总级别或平均级别表示结果。

16 晶粒度的概念是什么？

答：晶粒度是表示晶粒大小的一种尺度。对钢而言，如不作特殊说明，晶粒度一般是指奥氏体化后经不同热处理冷至室温所得到的实际晶粒。

17 什么是奥氏体实际晶粒度？

答：实际晶粒度是指钢在某一具体加热条件下或热加工条件下所得到的晶粒度，实际晶粒度基本上决定了钢在室温时的晶粒大小。 18 现行使用评定晶粒度的标准名称和标准号各是什么？

答：现行使用评定晶粒度的标准为GB/T6394-2002“金属平均晶粒度测定法”和GB/T4335-1984“低碳钢冷轧薄板晶粒度测定法”。 19 两个晶粒度评定标准的应用范围有哪些？

答：GB/T6394-2002适用于测定完全或基本上由单相组成的金属平均晶粒度测定。也适用于与标准评级图形貌相似的任何组织。而GB/T4335-1984则适用于测定含碳量小于0.2%低碳冷轧薄板的铁素体晶粒度。

20 显示奥氏体晶粒的方法主要有哪些？

答：其主要方法有直接显示法、渗碳法、网状铁素体法、氧化法、直接淬火法、网状渗碳体法和网状珠光体法等。

21 用比较法评定晶粒度和夹杂级别时要注意哪些主要问题？ 答：主要注意以下几点：

1）抛光面清洁，无污点，晶粒要显示清晰。

2）在100倍显微镜下全面观察整个试样，然后选择有代表性的现场与标准图片比较。

3）测定夹杂物级别时，视场直径必须为0.8mm （100倍下为

80mm ）。脆性和塑性夹杂物分类评定。

4）当晶粒比8级还细小时，可提高放大倍数评定，然后再换算为100倍时的级别。

22 用显微镜检查钢中非金属夹杂物时一般应提供哪些信息？ 答：夹杂物的类别、形态、大小、分布和夹杂物的级别。

23 对形变后的钢材检验非金属夹杂物磨面为何要取纵断面？

答：因为易变形的夹杂物总是沿钢材变形方向伸长，即时脆性夹杂物也沿变形方向排列，取纵剖面进行夹杂物评定具有代表性。 24 在光学显微镜下如何区别夹杂物、污垢和凹坑？

答：可提高放大倍率观察，利用变换焦距方法鉴别。污垢和凹坑与基体不在一个平面上，焦距的变化使污垢和凹坑随之变化大小，且轮廓粗糙。夹杂物无上述变化，另外，在暗场下污垢和凹坑明显发亮和散光。

25 显示一般碳素钢、低合金钢显微组织最常用的两种浸蚀剂的特点和配制方法。

答：常用的浸蚀剂是2—5%硝酸酒精溶液和4%苦味酸酒精溶液。前者浸蚀较快，但有时不够均匀，不易显示出某些显微组织中的细节。后者浸蚀比较均匀，能较好地显示和区分一些形态相近似的细微组织，但浸蚀较慢，容易污染手指。配制组成如下：

1） H NO 3 2ml —5ml ，95%酒精100ml.

2） 苦味酸4g, 95%酒精100ml 。

26 显微照相暗室的主要设备和材料有哪些？

答：主要设备有放大机，照相机和上光机等。主要材料有感光负片（胶卷和胶片）、黑白照相纸（印相纸、放大纸）、显影液和定影液等。 27 负片冲洗分哪几个过程，应注意哪些事项？

答：负片冲洗分显影、停影、定影、水洗和干燥五个过程。冲洗负片时要注意如下几点：

1）合理选用显影液的配方，配方不同，冲洗效果也不一样。

2）要考虑到各种条件对冲洗效果的影响。如药液浓度、温度、时间以及底片搅动次数等因素。

28 印相纸和放大纸的号数及选用原则如何？

答：印相纸或放大纸的性能都是用数字代号表示的，数字小表示性软，数字大表示性硬。即1号为软性，2号为中性，3号为硬性，4号表示特硬性。选用时根据负片曝光和冲洗的厚薄来确定。

29 绘出简化的铁碳合金相图。

30 写出Fe —C 相图中共析、共晶、包晶反应式。

答：共析反应：A ≒F+Fe3C 转变温度727℃

共晶反应：L ≒A+Fe3C 转变温度1148℃

包晶反应：L+δ≒A 转变温度1495℃

31 Fe —C 合金相图中的基本相及其定义是什么？

答：（1）液相（L ），是铁和碳的液溶体。

（2）δ相，又称δ铁素体，是碳在δ—Fe 中的间隙固溶体。

（3）α相，即铁素体，它是碳在α—Fe 中的间隙固溶体。

（4）γ相，即奥氏体，它是碳在γ—Fe 中的间隙固溶体。

（5）Fe 3C 即渗碳体，它是Fe 与碳的一种化合物。

32 简述Fe —C 合金按碳含量的分类及室温平衡组织（按照Fe —C 相图）。

答：按碳含量分工业纯铁、钢和生铁三类。其中钢又分为亚共析钢，共析钢和过共析钢。生铁（白口铁）分为亚共晶、共晶和过共晶生铁。各类钢和生铁室温平衡组织如下：

工业纯铁，铁素体（F ）

亚共折钢，铁素体+珠光体

共折钢，珠光体（P ）

过共折钢，珠光体+二次渗碳体

亚共晶生铁，珠光体+莱氏体+二次渗碳体

共晶生铁，莱氏体

过共晶生铁，莱氏体+一次渗碳体。

33 写出0.4%C钢结晶过程的相变顺序。

答：L →δ→Fe → →α-Fe →P

34 简述碳素钢的分类。

答：按含碳量分类：

1）低碳钢：含碳＜0.25%的钢。

2）中碳钢：含碳量为0.25—0.6%的钢。

3）高碳钢：含碳量＞0.6%的钢。

按用途分类：

1）碳素结构钢，用于制造机械零件、构件。含碳量大多在0.7%以下。

2）碳素工具钢，用于制造各种加工工具及量具，含碳量一般在0.7%以上。

35 简述合金钢的一般分类。

答：按合金元素含量分有以下三类：

a) 低合金钢：合金元素总量不超过5%。

b) 中合金钢：合金元素总量为5—10%。

c) 高合金钢：合金元素总量大于10%。

按主要用途分，可分为三类：

a) 合金结构钢，包括普通低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。

b) 合金工具钢，包括合金刃具钢、合金量具钢、模具钢和高速工具钢等。

c) 特殊钢，如耐热钢、不锈钢等。

36 什么是热处理？热处理的四个因素是什么？

答：热处理是将金属或合金在固态范围内，通过加热、保温、冷却的有机配合，使金属或合金改变内部组织而得到所需要性能的操作工艺。

热处理工艺中的四个重要因素是：加热速度、最高加热温度、保温时间和冷却速度。

37 铁-碳平衡图与热处理有何关系？

答：铁-碳平衡图是研究Fe —C 合金在加热和冷却时的结晶过程和组织转变的图解。而热处理是利用固态范围内通过加热保温和冷却的配合来改变组织和性能。因此Fe —C 平衡图是热处理的重要依据。根据Fe —C 平衡图来决定钢铁材料热处理的加热温度。

38 什么是钢的临界温度, 钢铁热处理中最常用的三个临界温度及概念是什么？

答：钢在加热或冷却时会发生组织转变，组织开始转变和转变终了的温度叫临界温度或临界点。钢在热处理中常用的临界温度是：

A 1：下临界温度，加热时用Ac 1表示，冷却时用Ar 1表示，它是奥氏体发生珠光体转变或珠光体开始转变为奥氏体的温度。

A 3：上临界温度，加热时为Ac 3, 冷却时为Ar 3。表示铁素体全部溶于奥氏体或奥氏体开始析出铁素体的温度。

A c m ：也是上临界温度，加热和冷却分别用A c m 和A r m表示。它是渗碳体全部溶入奥氏体或奥氏体开始析出渗碳体的温度。

39 过热度和过冷度的概念是什么？它们对钢的组织转变有什么影响？

答：相图上所示的临界温度是在极其缓慢的加热和冷却的平衡状态下发生相变的温度。但实际热处理的加热和冷却速度远远大于平衡状态的加热和冷却速度。因此实际发生相变的温度与平衡状态图所示临界温度有明显的差异。加热时珠光体向奥氏体的实际温度与其临界温度的差称之为过热度。而冷却时奥氏体转变的实际温度与临界温度之差称过冷度。

过热度越大开始转变的奥氏体的温度越高。过冷度越大奥氏体转变为其它组织的温度越低。

40 什么叫退火？它的目的是什么？

答：将钢件缓慢加热至所需要的温度（高于A 3 ，Ac 1—Ac 3 之间或Ac 1 以下）并在此温度停留一段时间，然后缓冷到一定温度出炉空冷的热处理操作称退火。

退火的目的在于消除前工序带来的缺陷，改善机械性能，增加塑性或恢复冷加工硬化钢的塑性及消除内应力等。

41 完全退火与不完全退火有什么区别？

答：完全退火是将钢件加热到Ac 3 以上经保温后缓冷到300℃左右出炉冷却。不完全退火是将钢件加热到Ac 1—Ac 3 之间温度保温后缓冷的操作。

42 什么是再结晶退火？目的是什么？

答：再结晶退火是指将钢件加热到高于再结晶温度以上150—200℃（低于Ac 1），保温一段时间，然后在空气中冷却。在结晶退火主要用于冷加工后的工件，利用退火过程发生回复再结晶作用消除加工硬化，提高钢的塑性。

43 什么是正火处理？目的是什么？

答：将钢件加热到Ac 3 或A c m 以上30°—50℃. 保温一段时间后出炉空冷的操作称正火。正火的目的是消除工件内部过大的应力，细化晶粒，均匀组织，改善不合理的组织（如网状渗碳体，魏氏组织）并获得一定的机械性能。

44 什么是淬火？淬火的目的有哪些？

答：将钢化加热到Ac 3 或A c m 以上30°—50℃的温度奥氏体化，然后急剧冷却，阻止奥氏体转变为珠光体，使其得到马氏体组织，这种工艺操作叫做淬火。

淬火的目的是增加钢件的硬度及耐磨性。为随后回火获得一定的机械性能（强韧性）作准备。

45 什么叫回火？为什么要回火？

答：将淬火后的钢件加热到Ac 1 以下的任意温度，保温一段时间后冷却的操作称回火。

淬火组织很不稳定，具有较大的内应力和高硬度、高脆性，不能满足所要求综合机械性能。为了消除内应力或得到所需要的组织和性能，必须进行回火处理。

46 什么叫过冷奥氏体？过冷奥氏体有哪几种类型相变？

答：钢经奥氏体化后冷却到临界点A 1 以下尚未转变的奥氏体称过冷奥氏体。根据相变温度和相变机理不同。过冷奥氏体可发生三种类型的相变，即珠光体相变、贝氏体相变和马氏体相变。

47 什么是珠光体？

答：珠光体是奥氏体的共析转变产物，是铁素体和渗碳体的机械混合物。珠光体中渗碳体呈片层状的叫片状珠光体，渗碳体呈球状的叫球状珠光体。

48 什么是索氏体？怎样处理可获得索氏体？

答：索氏体也是铁素体与渗碳体的混合物。比珠光体细，也叫细珠光

体，一般需在500倍以上才能分辨其结构。

经正火，在500—650℃等温处理或淬火后经600—650℃回火均可获得索氏体组织。

49 什么是屈氏体？用什么处理可得到？

答：屈氏体是极细珠光体，也是铁素体与渗碳体的极弥散混合物，一般分辨率下分辨不出其结构。奥氏体在450—550℃等温或淬火钢经300—450℃回火处理都可得到屈氏体组织。碳素钢奥氏体化后在油中冷却也可得到屈氏体组织。

50 什么是贝氏体组织？常见的有哪些类型？

答：贝氏体是过饱和铁素体与渗碳体组成的两相混合物。它是过冷奥氏体的中温转变产物。常见的有上、下贝氏体和粒状贝氏体。 51 什么是马氏体？常见的有哪类型？

答：碳在α-Fe 中的过饱和固溶体称马氏体，它是过冷奥氏体的低温转变产物。钢中常见的马氏体按形态可分为板条状马氏体，针状马氏体和片状马氏体。

52 什么叫莱氏体？它是怎样形成的？

答：渗碳体与珠光体的共晶混合组织称莱氏体。它是共晶成份的生铁液体冷却到1148℃时发生共晶反应结晶出渗碳体和奥氏体，继续冷却后奥氏体转变为珠光体而形成的。

53 亚共晶生铁和过共晶生铁组织形态上有什么区别？

答：亚共晶生铁组织特征是鱼骨状或枝晶状的珠光体与莱氏体混合，而过共晶生铁则是较大条块状的一次渗碳体与莱氏体的混合组织。 54 如何区分亚共析钢中的网状铁素体和过工析钢中的网状渗碳体？

答：这两种组织经硝酸酒精浸蚀后均呈白色，但一般网状铁素体较粗，仔细观察可见网络上有晶界。网状渗碳体一般较细，沿晶界连成一片，碱性苦味酸钠浸蚀呈黑色，另外也可以用划痕加以判断。

55 观行测定脱碳层标准及脱碳层概念是什么？

答：现行测定脱碳层标准为GB/T224-2008《钢的脱碳层测定法》。脱碳层系指从产品表面到碳含量等于基体碳量那一点的距离，也就是部分脱碳和全脱碳的总和。

56 用金相法测定脱碳层时有哪些要求？

答：试样抛光和磨制时不得倒园角边，最好采用镶嵌或夹持方法。测定时要求在试样最深的均匀脱碳区一个视场内随机进行五次以上测量，取其平均值。

57 显微硬度试验在产品检验及研究工作中的主要用途有哪些？ 答：1）显微硬度能测定多相组织金属材料中各组成相的硬度。2）对于某些金相显微镜下难以判断的组织，可借鉴显微硬度测定来鉴别。

3）测定某些表层组织的硬度。4）在材料内部成份偏析上的应用。5）对某些较薄片材料的硬度测定。

58 为什么显微硬度测定时同一硬度试验只有在相同负荷下才能对比？

答：因为试验面受机械冷加工产生的表面硬化层的影响，测试时硬度值随负荷的改变而改变，负荷越小，变化越明显。

59 试样的表面状态对显微硬度值有何影响？

答：被测试样表面状态直接影响显微硬度值，不良的机械抛光会使硬度值升高，磨面的表面氧化层也会使硬度值升高。因此，机械抛光应仔细。尽量减少表面干扰层，抛光后的试样应立即进行显微硬度测定。 60 显微硬度压痕呈不等边四棱形的主要原因是什么？

答：主要原因是试样表面和底面不平行或者是压头棱锥有损坏。 61 焊接接头常用的金相检验方法有哪些？

答：焊接接头常用的金相检验方法如下：

a) 宏观检验，包括折断面检查和浸蚀面检查。可以确定焊缝和基材的宏观组织与缺陷，基材与焊缝的熔合情况。

b) 微观检验，检查焊接各区组织，宽度和缺陷。

c) 显微硬度测定。

62 为什么焊接接头检查的重点是熔合区和过热区？

答：因为熔合区化学成份和显微组织不均匀，是接头最薄弱环节。过热区组织粗大，易形成粗大魏氏组织、贝氏体或马氏体，使焊接接头塑性、韧性降低。这些接头的关键部位是检查的重点。

63 低碳钢焊接热影响区划分为几个区域？

答：分为焊缝区、熔合区、过热区、完全重结晶区、不完全重结晶区和母材六个区域

64 简述标准GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》的适用范围、评定方法和评定原则。

答：标准规定了钢的游离渗碳体、低碳变形钢的珠光体、带状组织及魏氏组织的金相评定方法、评定原则和组织特征。适用与低碳、中碳钢的钢板和型材的显微组织评定。其他钢种根据标准或协议可参照本标准执行。

显微组织评定方法：

1）评定游离渗碳体和珠光体的放大倍数为400╳；评定带状组织和魏氏组织的放大倍数为100╳。

2）标准视场直径为80mm 。

3）评定采用与相应标准评级图比较的方法进行。

4）深度为钢板厚度10%的2个表面层不检查。

5）评级时应选择磨面上各视场中最高级别处进行评定。

6）评定结果以级别表示，级别特征在相临2级之间，可附上半级。

显微组织评定原则：

1）游离渗碳体 碳含量小于或等于0.15%低碳退火钢中的游离渗碳体，是根据渗碳体的形状、分布和尺寸特征确定。

65 简述标准GB/T 24177-2009 《双重晶粒度表征与测定方法》的适用范围和和评定原则。

答：

66 目前金相试样的抛光方法有哪几种？

答：有机械抛光，电解抛光，化学抛光。

67 根据钢水脱氧程度不同，可将钢锭分为几类？各有哪些特点？

答：根据钢水脱氧程度不同，可将钢锭分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。

镇静钢是钢锭浇注前用锰铁，硅铁和铝进行充分脱氧，钢水在钢锭模内平静地凝固。特点是成分均匀，组织较致密，质量好 。但钢锭头部形成集中缩孔，切除损失多。

沸腾钢是熔炼末期仅用锰铁脱氧，钢中残留氧化钢锭模内继续与碳反应形成CO ，使钢水沸腾。特点使部产生集中缩孔，切头损失少，但成份不均匀，组织

不致密，质量较差。

68 列表简述FeO ，Al 2O 3，MnS ，SiO 2和TiN 夹杂在显微镜下明，暗场的光学特征。

答：光学特征见下表：

69 常见的三种晶格类型名称是什么？铁素体，奥化体各属哪种晶格？

答：常见的三种晶格是：体心立方，面心立方和密排六方晶格。铁素体属体心立方晶格，奥化体属面心立方晶格。

[70 什么是各向异性？为什么单晶体具有各向异性而多晶体一般不表现各向异性？

答：由于晶体内部晶格方位一致，在不同方向上原子排列密度不同，结合力不同，使各个方向上具有不同的物理，化学和机械性能，这种现象叫各向异性。

实际金属是多晶体，它由大量方位不同的晶粒组成，这些晶粒各个方向性能互相抵消，综合，固此多晶体一般不表现各向异性。

71 什么是金属结晶过程的过冷现象和过冷度？过冷度与过冷速度有什么关系？

答：金属结晶过程中实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这一现象叫过冷，理论结晶温度于实际结晶温度之差称过冷度。冷却速度越快，液态金属实际结晶温度就越低，过冷度 也就越大。

72 结晶是由哪两个基本过程组成的？金属结晶后晶粒的大小取决哪些因素？ 答：金属结晶是由晶核的产生（形核）和晶粒长大这两个基本过程组成。结晶后晶粒的大小取决于结晶时的形核率（单位时间，单位体积内已形成的晶核数目）与晶核的长大速度。

73 什么是金属的同素异构转变？写出纯铁在冷却和加热过程中发生的同素异构转变表达式？

答：金属在固态下随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的想象称同素异构

转变。

纯铁加热或冷却时发生的同素异构转变可用下式表达：

δ-Fe ≒γ-F e≒α-Fe

（体心立方晶格）(面心立方晶格) （体心立方晶格）

74 什么叫合金？合金的结构有哪三种基本类型？

答：合金是两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质。例如钢和生铁是铁与碳的合金。

合金结构分固溶体（如铁素体），金属化合物（如渗碳体）和机械混合物（如珠光体）。

75 什么叫合金钢？常用的合金元素有哪些？

答：所谓合金钢就是在碳钢的基础上，为了改善钢的某些性能，在冶炼时有意识加入一些元素的钢，加入的元素称合金元素。

钢种常见的合金元素有Si 、Mn 、Cr 、Al 、Ti 、V 、Mo 、W 、Re 等。

76 合金元素在钢中的主要作用有哪些？

答：合金 元素在钢中与Fe 和C 两个基本元素发生作用，合金元素之间互相作用，由此而影响钢的组织及相变过程，改变钢的性能。其基本作用如下： a) 强化铁素体，如Si 、Mn 等。

b) 形成合金碳化物，如Ti 、V 等。

c) 阻碍奥氏体晶粒长大（细化晶粒），如V 、Ti 、Al 等。

d) 提高钢的淬透性，如Mn 、Cr 等。

e) 提高钢的回火稳定性，如Cr 、V 、Mo 、W 等。

77 合金元素对Fe-C 平衡图有什么影响？

答：a) 扩大奥氏体区域，使б点与E 点向右下移，改变共析、共晶成份。如Mn 、Ni 。

b) 缩小奥氏体区域，使б点与E 点向左上移，提高A3和A1点，如Si 、Cr 。 78 根据碳在铸铁中存在的形态，铸铁可分为哪几种？其碳以何种形态存在？ 答：根据碳的存在形态可分为四种：

a) 白口铸铁，碳全部以渗碳体形式存在。

b) 灰口铸铁，碳大部分和全部以片状石墨形式存在。

c) 球墨铸铁，碳大部分或全部以球状石墨形式存在。

d) 可煅铸铁，碳大部分或全部以团絮壮石墨形式存在。

79 试述灰口铸铁的常规金相检验标准和检验项目。

答：灰口铸铁的常规金相检验标准GB/T7216-1987《灰铸铁金相》。

灰口铸铁的常规金相检验项目有（1）石墨形壮分布；（2）基体组织；（3）碳化物形状分布；（4）磷共晶类型；（5）磷共晶分布形状等。

80 现行可锻铸铁常规金相检验项目有哪些？

答：常规检验项目有石墨形状，形状分级，分布等。

81 试述球墨铸铁的常规金相检验标准和检验项目。

答：球墨铸铁的常规金相检验标准是GB/T9441—1988《球墨铸铁金相检验》

常规检验项目有石墨形态，球化分级，基体组织，渗碳体形态及磷共晶形态等。

82 说明磷共晶的分类有几种？它对铸铁的性能有何影响？

答：磷共晶使铸铁中磷元素的偏析而形成的。其类型有二元磷共晶，三元磷共晶，二元复合磷共晶，三元复合磷共晶。

磷共晶是硬而脆的相，它的存在会使铸铁变脆，但能增加铸件的弹性和耐磨性，

83 金相显微镜下如何区别三元磷共晶和二元磷共晶？

答：在形态上二元磷共晶外形不及三元磷共晶凹陷，尖锐，二元磷共晶上奥氏体分解产物颗粒分布均匀，三元磷共晶则呈有规则的方向性排列，且有明显的空白区实际上该处存在渗碳体。

84 什么是带状组织？形成原因是什么？

答：经热加工后的亚共析钢，铁素体与珠光体沿压延变形方向交替成层状分布的组织称带状组织。

形成原因：外因为压延变形，内因为钢锭内的枝晶偏析（S 、P 夹杂物和合金元素）。

85 带状组织对钢的性能主要有哪些影响？怎样才能消除带状组织？

答：带状组织的出现将导致钢材机械性能呈现方向性，即垂直带状的方向强度，塑性及韧型明显比平行带状方向低，另外还会使钢的切割性能变坏，使淬火的变形与硬度不均匀性增加，甚至导致淬火开裂。

消除带状组织必须进行高温长时间退火，使碳和合金元素扩散均匀。另外高于900℃以上，高温正火快速冷却也能消除或减轻带状组织。

86 为什么有些正火后清除的带状组织经退火后又会重现？

答：正火虽然消除带状组织中的碳偏析，但杂质及合金元素偏析依然存在。合金元素的偏析使钢中偏析与非偏析处Ar3温度不同。退火连续冷却过程中Ar3高的地方较早析出铁素体，把多余的碳原子排斥到周围奥氏体中，使其Ar3进一步降低，最后形成单一的珠光体。所以退火后带状组织又重现。

87 什么叫调质处理，目的是什么？

答：所谓调质就是光将钢淬火，然后高温回火，以获得均匀的索氏体组织的热处理工艺。其目的是使钢获得一定强度，塑性和韧型，具有良好的综合机械性能。 88 调质钢的原始组织应避免哪些缺陷？

答：调质钢的原始组织应该避免较严重的带状组织，粗大原始晶粒和魏氏组织，过烧组织，氧化脱碳以及较严重的氧化物夹杂。

89 魏氏组织的金相特征及形成条件是什么？在低碳和高碳钢中有何区别？ 答：金相特征是针状铁素体或渗碳体呈方向性地分布于珠光体基上或沿晶界向晶内生长，形成条件是热加工过热，奥氏体晶粒粗大或冷却速度较快。在亚共析钢中地针状是铁素体，在过共析钢中的针状是渗碳体。

90 如何清除和防止魏氏组织和晶粒粗大？

答：钢材出现晶粒粗大和魏氏组织，必须进行正火处理才能消除。为防止晶粒粗大和魏氏组织必须严格控制热加工加热温度，终锻（轧）温度不宜过高，另外终加工后的冷却速度应控制，不宜过快。

91 调质钢热处理后常会遇到哪些非正常组织？

答：经调质处理的钢在热处理过程中常会遇到以下非正常组织，即淬火后出现粗大针状马氏体，未溶块状铁素体，晶界屈氏体，回火后网状铁素体和未溶粒状碳化物。

92 如何区别等温转变的索氏体和回火索氏体？

答：等温转变的索氏体是过冷奥氏体的共析转变产物，光学特征为铁素体基体上均匀分布的粒状碳化物颗粒，电镜下这些细小碳化物呈短片状。回火索氏体是马氏体经高温回火析出过饱和碳形成的，碳化物沿原来马氏体位置析出，颗粒分布

不均匀，或多或少保留马氏体位向，电镜下这些碳化物是颗粒状。

93 显微镜下珠光体中渗碳体片是什么颜色？为什么？

答：渗碳体本来是白色，但在珠光体片层中为黑色（铁素体片为白色）。这是由于它相对量少，片薄，因此白色渗碳体条被相界面所遮盖，观察到的黑色条实为渗碳体和铁素体的界面，如果放大倍数增大（如电镜下观察）则可看到由黑色相界包围的白色渗碳体。

94 光学显微镜下如何区分一次，二次和三次渗碳体？

答：一次渗碳体是过共晶生铁结晶时从液相结晶出来的光共晶相，特征是粗大的条块状，二次渗碳体是过共析钢奥氏体缓冷时沿奥氏体晶界析出的网络渗碳体，网络包围珠光体。三次渗碳体是含碳很低的钢冷却到室温过程中沿铁素体晶界析出的断续薄膜，量很少，析出部位晶界变宽，似双晶界。

95 游离渗碳体的金相形态和形成原因是什么？

答：碳含量低于0.2%以下的低碳钢在727℃附近较长时间加热或经冷轧，退火后的钢板，渗碳体以孤立形态存在于铁素体基体或晶界上叫游离渗碳体，一般有颗粒状和网状两种形态。

97 如何区分淬火试样中有时出现的未溶铁素体和先共析铁素体？

答：未溶铁素体是淬火温度不够或保温时间不足产生的铁素体。它呈颗粒状或块状，边界较圆滑，常呈凹陷状。而先共析铁素体是淬火冷却速度较小形成的铁素体，是奥氏体先共析分解产物，它较细薄且多轮廓，往往沿晶界呈网络状，有时其周围伴有非淬硬组织。

98 从组织上，如何区分40、40Cr 钢热轧棒材？

答：40、40Cr 钢热轧棒材组织均为F+P，但是40Cr 钢中含约1%Cr,它使相图δ点左移，使CCT 曲线稍右移，结果导致40Cr 钢空冷后铁素体含量略少，珠光体量稍多，并且更为细密，可通过对比初步区分。

99 45钢淬火后硬度偏低，金相检验可以区别哪些原因？

答：可以区别下述几种常见的原因：

a) 表层脱碳

b) 淬火冷却速度不足，形成的屈氏体或铁素体一般沿奥氏体晶界分布 c) 淬火加热不足未溶铁素体一般呈凹块状

100 金相检验中如何区分钢件是过热还是过烧？

答：过热特征是奥氏体晶粒显著粗化，且可见较粗大魏氏组织。过烧不仅奥氏体晶粒极为粗大，而且发生晶界氧化，甚至局部晶界发生熔融现象。

101 渗碳后直接淬火，其表层（含1%C）和心部（含0.2%C）马氏体的形态右什么不同？

答：表层形成以针片状为主的马氏体，心部形成板条状马氏体，过度区是混合型马氏体。

102 淬火工艺中形成的冷热裂纹如何区分？

答：淬火热裂纹是加热或保温过程中加热速度过快或温度过高而产生的。特征是裂纹曲折，细小裂纹或尾部可见沿晶分布，裂纹内常存在氧化皮，有时裂纹边缘有脱碳。

冷裂纹则主要由冷却过分剧烈或淬火后未及时回火，淬火应力引起的裂纹，裂纹挺直多分叉，穿晶扩展，裂纹内无氧化皮，边缘组织无脱碳现象。 103 中碳钢淬火后为什么有时会在晶界上出现屈氏体？特征是什么？

答：中碳钢淬透性较差，当工件直径较大或冷却速度不够快时会在晶界处先析出屈氏体，它呈团状分布，较易受蚀而呈黑色。

104 如何区别淬火钢中残留奥氏体和铁素体？

答：经硝酸酒精溶液腐蚀均呈白色，但残留奥氏体往往又出现在高碳淬火过热钢中，往往与针状马氏体共存，呈不规则多边形，铁素体往往又现在中碳钢中，当深腐蚀后仍不能显示有马氏体时，可以确定为铁素体。

105 如何区别锻、轧件中的折叠缺陷？

答：显微观察面应垂直表面折叠面，特征为：

a) 折叠裂纹与金属流线方向一致

b) 折叠裂纹内充满氧化亚铁，两侧组织脱碳

c) 裂纹常呈园弧状

d) 折叠裂纹尾端较圆钝

106 简述金相断裂失效分析的一般程序。

答：一般金相分析的程序如下：

a) 事故现场调查（运行及使用环境等）

b) 残骸的拼凑及分析

c) 取样（破坏源，扩展区及正常区）

d) 宏观检验与分析

e) 微观检验包括断口分析

f) 材质及性能复验

g) 提出分析报告

107 淬火裂纹与钢的含碳量有何关系？

答：含碳量越高，其Ms 点越低，越易发生淬火裂纹。一般认为当碳0.4%时，Ms 点在330℃以下，淬火后形成孪晶马氏体的量较多，马氏体的正方度增大，组织应力大，淬火易产生裂纹。

108 ]钢件经锻造及重新加热淬火后发现裂纹，金相检验如何区分该裂纹是锻造裂纹还是淬火裂纹？

答：若裂纹在锻造时已形成，重新加热淬火时裂纹两侧将有明显的氧化脱碳，反之，淬火裂纹两侧应保留正常淬火组织。另外从裂纹形态也有差别，淬火裂纹刚直，尖削，一般穿晶扩展。

109 经冷塑性变形的金属进行再结晶退火，其组织变化有哪三个阶段？各阶段的特征是什么？

答：冷塑性变形金属退火过程中组织变化回复、再结晶和晶粒长大三各阶段。回复阶段的特征氏晶格畸变程度减轻。内应力大大下降，但机械性能变化不大。再结晶阶段形成无畸变的等轴小晶粒，冷变形组织消失，内应力消除，强度、硬度下降，塑性韧性提高，加工硬化状态消除。晶粒长大阶段是再结晶的细小晶粒发生互相吞并，晶粒逐渐长大。

110 影响再结晶退火后晶粒尺寸的因素主要有哪些？

答：除材料的化学成分外，影响再结晶退火后晶粒尺寸的主要因素有冷加工形变量，冷加工前的晶粒大小，退火加热温度，加热速度和保温时间。

111 金属塑性变形的基本方式有那几种？

答：基本方式有滑移和孪生两种。

112 钢材在高温下热加工与冷加工有什么本质上的不同？

答：冷加工钢材保留加工硬化，而高温下的热加工发生两个矛盾的过程，一方面由于塑性变形产生加工 硬化。如果热加工的温度足够高，加工后将不留下加工硬化，同时加工后的冷却过程中将发生γ-α相变。

113 铸钢经热加工后组织有哪些变化？

答：铸钢经热加工后组织发生下列变化：

a) 消除或改善铸态的组织缺陷，如疏松得到改善，气泡，缩孔大部分焊合，提高了金属的致密程度。

b) 经塑性变形和再结晶的作用，一般晶粒得到细化。

c) 形成热加工纤维组织（流线）和二次带状组织。

114 有一碳钢的平衡组织，如图所示，估计该钢的含碳量。

答：粗略估算，该组织中珠光体相对量约5/18，而铁素体为13/18，假设室温时铁素体的含碳量为0%，珠光体为0.77%，体积相对量近似重量相对量。根据杠杆定律可知：

珠光体相量5/18=

X=5⨯0. 77=0.21 18X 0. 77

该钢的含碳量约为0.21%。

115 在下图中计算出成分C ，D 各自对应温度处（T 1，T 2）的组织百分比，并标出钢和铸铁的成分区别。

答：根据杠杆定律可知：

（1） 成分C ：在T 1温度奥氏体相对量=4. 0-3. 5⨯100% 4. 0-1. 6

=20.8%

液相相对量=3. 5-1. 6⨯100%=79. 2% 4. 0-1. 6

6. 67-3. 5⨯100%=54. 3% 6. 67-0. 83

3. 5-0. 83⨯100%=45. 7% 渗碳体=6. 67-0. 83在T 3温度处： 珠光体=

（2） 成分D ，在T 1温度：

5. 5-4. 5⨯100%=46. 1% 6. 67-4. 5

6. 67-5. 5⨯100%=53. 9% 液相=6. 67-4. 5渗碳体=

在T 3温度处：

6. 67-5. 5⨯100%=20% 6. 67-0. 83

5. 5-0. 83±100%=80% 渗碳体=6. 67-0. 83珠光体=

含碳量在2.0以左的成分范围是钢，2.0-6.67范围是铸铁。

2009-12-5