完整版金属学及热处理习题参考答案19章Word文档格式.docx
《完整版金属学及热处理习题参考答案19章Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版金属学及热处理习题参考答案19章Word文档格式.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
5.在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。
（话
6•金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
7.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
四、选择题：
1.组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：
（b）
a.相；
b.组元；
c.合金。
2.正的电阻温度系数的含义是：
（b）
a•随温度升高导电性增大；
b.随温度降低电阻降低；
c.随温度增高电阻减小。
3.晶体中的位错属于：
（c）
a.体缺陷；
b.面缺陷；
c.线缺陷；
d.点缺陷。
4.亚晶界是由：
a•点缺陷堆积而成；
b.位错垂直排列成位错墙而构成；
c.晶界间的相互作用构成
5.在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：
（b）
a.<
100>
；
b.<
110>
c.<
111>
。
6.在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：
a.｛100｝；
b.｛110｝；
c.｛111｝。
7.aFe和〒Fe分别属于什么晶格类型：
8.固溶体的晶体结构与相同。
（a）
a.溶剂；
b.溶质；
c•其它晶型
9.间隙相的性能特点是：
a.熔点高，硬度低；
b.硬度高，熔点低；
c.硬度高，熔点高
五、问答题：
1.常见的金属晶格类型有哪几种？
回答要点：
1）体心立方晶格；
其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。
2）面心立方晶格；
其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。
3）密排六方晶格；
其晶胞是一个立方六柱体，在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。
2.金属化合物具有什么样的性能特点？
熔点高、硬度高、脆性大。
4•标出图2-1中给定的晶面指数与晶向指数：
晶面00AA00B'
、OOC、OABC、AAC、AAD；
晶向OA、OB、OC、OD、
图21
5•在立方晶胞中标出以下晶面和晶向:
晶面DEED:
'
（210）;
晶面DBC:
（111）or（111）晶向DE'
[120];
晶向CD[011]o
第二章金属及合金的相图
一、名词解释：
1.枝晶偏析：
固溶体合金结晶时，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。
结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均，这种现象称为枝晶偏析或晶内偏析。
2.中间相：
金属化合物也叫中间相，是不同组元间发生相互作用，形成了不同于任一组元的具有独特原子排列和性质的新相，这种新相可以用分子式来大致表示其组成，但这种分子式不一定符合传统化学价的概念。
3.固溶强化：
通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。
4.脱溶反应：
a'
-a式中a是亚稳定的过饱和固溶体，B是稳定的或亚稳定的脱溶
物，a是一个更稳定的固溶体，晶体结构和a一样，但其成分更接近平衡状态。
5.包晶偏析：
包晶转变的产物B相包围着初生相a,使液相与a相隔开，液相和a相中原子之间的相互扩散必须通过B相，这就导致了包晶转变的速度往往是极缓慢的。
实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中的原子扩散往往不能充分进行，导致生成的B固溶体中发生较大的偏析，称之为包晶偏析。
、填空题:
1.固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度-高。
2.Cu-Ni合金进行塑性变形时，其滑移面为{111}。
3.固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。
4.以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。
5.共晶反应式为Ld<
ac+存,共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行。
三、判断题：
1.间隙固溶体一定是无限固溶体。
（>
2.间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
3.平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。
（0
4.在共晶相图中，从L中结晶出来的B晶粒与从a中析出的BU晶粒具有相同的晶体结构
5.一个合金的室温组织为a+伊（a+p,它由三相组成。
四、选择题：
1.在发生L^a+共晶反应时，三相的成分：
a.相同；
b.确定；
c.不定。
2.共析成分的合金在共析反应丫—a+刚结束时，其组成相为：
（d）
a.丫+a+pb.丫+；
aC.丫+；
d.a+B
3.一个合金的组织为a+P+（a+）,其组织组成物为：
a.aB；
b.a、律、（a+）；
C.a、血。
4.具有匀晶型相图的单相固溶体合金：
（b）
a.铸造性能好；
b.锻压性能好；
c.热处理性能好；
d.切削性能好
5.二元合金中,共晶成分的合金：
（a）
b.锻造性能好；
c.焊接性能好；
d.热处理性能好
1.熟悉Pb-Sn二元合金相图，
1）分析几类成分的合金的平衡结晶过程；
画出室温平衡组织式意图；
标上各组织组成物。
2）熟悉杠杠定律在合金组织组成物的相对量计算中的运用。
2.（略）
第三章金属与合金的结晶
、名词解释:
1.结晶：
纯金属或合金由液体转变为固态的过程
2.重结晶：
也叫二次结晶，是金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程，改变了晶体结构。
3.过冷度：
理论结晶温度（TO）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。
4.变质处理：
在浇注前向金属液中加入少量变质剂促进形核的处里工艺。
1.金属结晶时，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度越大。
2.纯金属的结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和长大
3.当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是促进形核，细化晶粒。
4.液态金属结晶时，结晶过程的推动力是自由能差（厶F）降低，阻力是自由能增加。
5.能起非自发生核作用的杂质，必须符合结构相似、尺寸相当的原则。
6.过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差，其表示符号为△T。
7.过冷是结晶的必要条件。
8.细化晶粒可以通过增加过冷度、添加变质剂和附加振动等途径实现。
9.典型铸锭结构的三个晶区分别为：
表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。
1.纯金属的结晶过程是一个恒温过程。
2.液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。
3.凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（X）
4.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
（X
5.金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
6.纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。
7.当晶核长大时，随过冷度增大，晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。
8.当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。
9.当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多面体。
（％
10．在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件，与标准晶粒度图作比较，级数
越高，晶粒越细。
11.过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
1.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：
（b）
a.越高；
b.越低；
c.越接近理论结晶温度。
2.为细化晶粒，可采用：
a.快速浇注；
b•加变质剂；
c.以砂型代金属型。
3.实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情
况下获得细小晶粒：
a.N/G很大时；
b.N/G很小时；
c.N/G居中时。
4.纯金属结晶过程处在液-固两相平衡共存状态下，此时的温度将比理论结晶温度：
a.更高；
b.更低；
c；
相等；
d.高低波动
5.液态金属结晶时，（c）越大，结晶后金属的晶粒越细小。
a.形核率N；
b.长大率G；
c.比值N/G；
d.比值G/N
1.金属结晶的必要条件是什么？
过冷度与冷却速度有何关系？
回答要点：
过冷是金属结晶的必要条件。
过冷度越大，冷却速度越快。
2.简述纯金属的结晶过程。
纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段内发生的。
它是异构不断形成
晶核和晶核不断长大的过程。
当温度降至结晶温度时，液态金属中某些部位的原子首先有规
则的排列成细小的晶体，成为晶核，也称自发晶核。
另外，某些外来的难熔质点也可充当晶
核，形成非自发晶核，随着时间的推移，已形成的晶核不断长大，与此同时，又有新的晶核形成、长大，直至金属液全部凝固。
凝固结束后，各个晶核长成的晶粒彼此接触。
3.试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。
曲线中出现“平台”是因为在结晶过程中放出的结晶潜热与散失的热量平衡，因而结晶过程是在同一个温度下进行的。
4.金属结晶的基本规律是什么？
晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？
金属由液体转变为固体的过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。
晶核的形成率受△T和杂质的影响，成长速度受△T的影响。
5．在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施
由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度。
6．如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：
1）金属模浇注与砂型浇注；
答：
金属模浇注比砂型浇注晶粒细小。
2）变质处理与不变质处理；
变质处理晶粒细小。
3）铸成薄件与铸成厚件；
铸成薄件的晶粒细小。
4）浇注时采用震动与不采用震动；
浇注时采用振动的晶粒较细小。
7．为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？
柱状晶区具有方向性，使金属存在各向异性，且存在弱面部夹杂及低熔点杂质富集于晶面，降低了金属的性能。
8．试叙述匀晶系不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成条件、形成过程和组织特征。
第四章铁碳合金及Fe-Fe3C相图
1.铁素体：
碳溶解于Fe中形成的间隙固溶体。
2.渗碳体：
是铁与碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。
3.奥氏体：
4.珠光体：
是由铁素体与渗碳体组成的机械化合物。
5.莱氏体：
奥氏体与渗碳体的混合物为莱氏体。
6.a-Fe：
铁在不同的温度范围具有不同的晶体结构，即具有同素异构转变，温度低于912C时，Fe呈体心立方晶格，称为“ae”。
7.Fe-Fe3C相图：
是表示在极缓慢冷却的条件下，不同化学成分的铁碳合金组织状态随温度变化的图形。
是人类经过长期生产实践以及大量科学实验后总结出来的。
8.同素异构转变：
一些金属，在固态下随温度或压力的改变，还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。
1.根据含碳量和室温组织的不同，钢可分为三种，分别为亚共析钢、共析钢、过共析钢。
2.分别填出下列铁碳合金基本组织的符号，铁素体：
F（a），奥氏体：
ALJ，珠光体：
P，渗碳体：
EesC，高温莱氏体：
L±
，低温莱氏体：
Ld'
3.在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有铁素体或（奥氏体），属于金属化合物的渗碳体，属于机械混合物的有珠光体和莱氏体。
4.一块纯铁在912C发生a-Fe—YFe转变时，体积将发生收缩。
5.F的晶体结构为体心立方；
A的晶体结构为面心立方。
6.共析成分的铁碳合金室温平衡组织是珠光体，其组成相是铁素体和渗碳体。
7.用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%,则此钢的碳含量为61.6%。
三、判断题:
1.所有金属都具有同素异构转变现象。
（X）
2.碳溶于aFe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。
（X
3.
纯铁在780°
时为体心立方晶格的Fe。
4.金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆故莱氏体属于金属化合物
5.铁素体的本质是碳在aFe中的间隙相。
（为
6.20钢比T12钢的碳含量要高。
7.在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。
8.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有Wc=0.77%的共析钢才能发生共析反应,
1.FeFesC相图上的共析线是（d）,共晶线是（b）。
a.ABCD；
b.ECF；
c.HJB；
d.PSK。
2.碳的质量分数为（b）%的铁碳合金称为共析钢。
a.0.0218%；
b.0.77%；
c.2.11%；
d.4.3%。
3.亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，由奥氏体转变成（a）。
a•珠光体；
b.铁素体；
c.莱氏体。
4.奥氏体为（b）晶格，渗碳体为（c）晶格，铁素体为（a）晶格。
a.体心立方；
b.面心立方；
c.密排六方。
5.珠光体是由（c）组成的机械混合物。
a.铁素体和奥氏体；
b.奥氏体和渗碳体；
c.铁素体和渗碳体
6.奥氏体是：
a.碳在丫Fe中的间隙固溶体；
b.碳在aFe中的间隙固溶体；
c.碳在aFe中的有限固溶体。
7.珠光体是一种：
（b）
a.单相固溶体；
b.两相混合物；
c.Fe与C的混合物。
8.T10钢的含碳量为：
a.0.10%；
b.1.0%；
c.10%。
9.铁素体的机械性能特点是：
（c）
a.强度高、塑性好、硬度低；
b.强度低、塑性差、硬度低；
c.强度低、塑性好、硬度低。
10.不适宜进行锻造的铁碳合金有：
a.亚共析钢；
b.共析钢；
c.亚共晶白口铁。
11.铁素体的机械性能特点是：
（c）
a•具有良好的硬度与强度；
b具有良好的综合机械性能；
c.具有良好的塑性和韧性；
d.具有良好的切削性和铸造性
12．
a．c．
二次渗碳体是从：
（c）
钢液中析出的；
奥氏体中析出的；
b.铁素体中析出的；
d•莱氏体中析出的
13．
三次渗碳体是从：
a．
c
奥氏体中析出的；
d.珠光体中析出的
14．
纯铁在912C以下的晶格类型是：
密排六方晶格；
b.面心立方晶格；
c．
体心立方晶格；
d.简单立方晶格
15．
在下述钢铁中，切削性能较好的是：
工业纯铁；
b.45;
c.白口铁；
d.T12A
16．
建筑用钢筋宜选用：
低碳钢；
b．
中碳钢；
C.高碳钢；
d.工具钢
17．
装配工使用的锉刀宜选用：
d.过共晶白口铁
1.什么是金属的同素异构转变？
试以纯Fe为例分析同素异构转变过程。
金属在固态下，随温度的变化而发生晶格类型改变的现象称为同素异构转变。
2.铁碳合金在固态下的基本组织有哪几种？
有5种，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，珠光体、莱氏体则是两相混合组织。
3.简述含碳量为0.45%和1.2%的铁碳合金从液态冷却到室温的结晶过程。
含碳量为0.45%到1.2%的铁碳合金可分为三个部分：
1）含碳量为0.45%到0.77%，室温组织为F+P；
2）含碳量为0.77%时，室温组织为P；
3）含碳量为0.77%到1.2%时，室温组织为P+Fe3C。
4.默画出按“组织组成物”填写的FeFe3C相图。
FeFe3C相图在合金工艺性能的应用具体表现在哪几个方面？
1）铸造工艺方面；
2）锻造工艺方面；
3）焊接工艺方面；
4）热处理工艺方面；
5）切削性能方面。
5.对某一碳钢（平衡状态）进行相分析，得知其组成相为80%F和20%FeC3，求此钢的成
分及其硬度。
提示：
用杠杆定理计算。
6.女口图为Fe-Fe3C相图，分析Wc=0.45%合金的结晶过程，画出其冷却曲线示意图，并标出各温度阶段的转变式。
计算其室温平衡组织中各组织组成物的相对量，并画出室温显微平衡组织示意图，标注出其中组织组成物的名称。
（1结晶过程分析：
1点以上为液相，1点开始析出3,2点开始发生包晶转变，即L+S=y2-3点之间从液相中析出丫直至3点，3点到4点没有组织变化，均为y4点开始从Y中析出a直至5点，5点开始发生共析转变，即Y=a+Fe3C得到P，5点以下可认为没发生其它变化。
则最终室温平衡组织为：
a+P
（2）示意图：
（3）组织组成物相对量：
W=（0.77-0.45）/（0.77-0.0218）=42.77%，
Wp=（0.45-0.0218）/（0.77-0.0218）=57.23%。
7.用冷却曲线表示各成分范围的铁碳合金的平衡结晶过程，画出室温组织示意图，标上组织组成物，计算室温平衡组织中组成相和组织组成物的相对质量。
（略）
8.10kg含3.5%C的铁碳合金从液态缓慢冷却到共晶温度（但尚未发生共晶反应）时所剩下
的液体的成分及重量。
成分为：
3.5%C;
重量为10kg。
9.同样状态的两块铁碳合金，其中一块是15钢，一块是白口铸铁，用什么简便方法可迅速
区分它们？
答：
可用尖锤敲击，易敲出坑的是15钢等方法。
10.为什么碳钢进行热锻、热轧时都加热到奥氏体区？
因为奥氏体（A）的塑性好。
附加思考题：
1.比较退火状态（近平衡组织）下的45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度和塑性的高低,简述原因。
2.说出Q235A,15,45,65,T8,T12等钢的钢类、含碳量,各举出一个应用实例。
（略）
3.下列零件或工具用何种碳钢制造：
手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。
手锯锯条：
碳素工具钢（T12）
普通螺钉：
低碳钢（35钢）车床主轴：
中碳钢（45钢）
第五章金属及合金的塑性变形
I.滑移：
晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移
方向）相对于另一部分发生滑动的过程。
2•临界分切应力：
晶体开始滑移时，在该滑移面上的滑移方向上所需要的切应力c称为临
界分切应力
3.取向因子：
晶体滑移变形时，满足t=ccos?
cos=c,令=cosmos,称之为取向因子
4.滑移系统：
一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系统，简称滑移—
5.多滑移和交滑移：
两个或多个滑移系交替或同时进行滑移（外力在几个滑移系上的分切应力同时达到临界值）称为多系滑移，将出现几组交叉的滑移带：
两个或多个滑移系同时沿着一个滑移方向的滑移称为交滑移，将出现曲折或波纹状的滑移带。
6.孪生：
在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方
向）发生切变的变形过程。
7.软取向和硬取向：
当滑移面法线方向、滑移方向与外力轴三者共处一个平面，当45，
45时，=cosmos=1/2，此取向最有利于滑移，即以最小的拉应力就能达到滑移所需的分切应力，称此取向为软取向；
当外力与滑移面平行或垂直时（90或），则
s—x，晶体无法滑移，称此取向为硬取向。
8.几何软化和几何硬化：
滑移时不仅滑移面发生转动，而滑移方向也逐渐改变，滑移面上的
分切应力也随之改变。
因为==45o时，分切应力最大，故经滑移转动后，若角趋近
于45q则分切应力逐渐增大，滑移越来越容易，称为几何软化；
若角远离45q则滑移越来越困难，称为几何硬化。
9.弗兰克-瑞德位错源：
两个节点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。
10.细晶强化：
由于晶界上原子排列不规则，阻碍位错的运动，使变形抗力增大。
金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大，这就是细晶强化的机理。
II.霍尔佩奇（Hall-Petch）经验公式：
s0Kd12，用来定量描述细晶强化。
式中：
（S—屈服强度；
£
—常数，相当于单晶屈服强度；
d—多晶体各晶粒的平均直径；
K—晶界对强度影响程度的常数，与晶界结构有关
升级会员 