A、r>r*，表面自由能变化可以忽略不计；
B、r>r*，体积自由能的增加大于表面自由能的增加；
C、r>r*，体积自由能的增加小于表面自由能的增加；
D、r>r*，体积自由能的减小（绝对值）大于表面自由能的增加；
8、金属凝固结晶时，冷却的越快，其实际结晶温度。
A、越高B、越低C、越接近于理论结晶温度D、不受影响。
9、单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析，。
A、冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大
B、过冷度越大，则成分偏析的倾向越大
C、两组元的熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小
E、固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小
10、对金属－金属型共晶，决定共晶组织形貌的一个重要因素是单位面积界面能的大小。
。
A、单位面积的界面能越小，形成片状共晶的倾向越大
B、单位面积的界面能越大，形成片状共晶的倾向越大
C、单位面积的界面能越小，形成棒状共晶的倾向越大
D、单位面积的界面能越小，形成针状共晶的倾向越大
11、以下各影响因素中，使成分过冷度增加的是。
A、液相中温度梯度GL
增大 B、晶体生长速度R增长
B、液相的溶质扩散系数DL 变大 C、平衡分配系数k0变大
12、金属结晶过程中 。
A、晶核半径越大，形核越容易 B、临界形核功越大，形核越容易
C、过冷度越大，形核越容易 D、均质形核比非均质形核容易
四、填空题
１、金属材料实际开始凝固的温度低于的现象称为过冷，过冷度随液体冷却速度的提高而。
２、凝固结晶的基本过程是形核与晶核长大的过程。
形核的热力学驱动力是固相与液相间的，只有在过冷条件下才具有这一驱动力。
形核的热力学阻力是。
晶坯半径达到临界晶核半径时，自由能达到，晶坯继续长大，系统能量，提供了晶核坯长大过程的驱动力。
非均匀形核所需的过冷度比均匀形核所需的过冷度。
3、液态金属的结构特点是有序，无序，并且存在着起伏和起伏，其凝固的必要条件是。
4、合金铸件宏观组织由表层区、内部区、中心区构成。
一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多的组织，但用于航空发动机叶片等特殊零部件的材料则希望获得组织。
5、晶粒较细的金属比晶粒较粗的晶料的同种金属有的强度和硬度及时塑性和韧性，这种现象称为强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是、和。
答：
更高；更好；细晶；增大冷却速度；加形核剂；搅拌或冷却。
五、简答与计算题
1、（6%）试简述铸件晶粒尺寸控制的三个主要途径。
2、（6%）试在下图中标出铸态宏观组织的三个区的名称，并简述三个晶区组织的形成机理。
3、（6%）请问下图中曲线1和曲线2是什么曲线？
试简要说明固溶体合金生长形态与成分过冷的关系。
4、（6%）假设液态纯金属结晶时单位体积自由能变化为
，固液两相的比界面能为
。
上式中，
、
和
分别为熔点温度、熔化潜热和结晶时的过冷度。
试写出形成球形晶坯时的总自由能变化
的表达式，并求临界晶核半径
和临界形核功。
5、（6%）假设液态纯金属结晶时单位体积自由能变化为
，固液两相的比界面能为
。
上式中，
、
和
分别为熔点温度、熔化潜热和结晶时的过冷度。
试写出形成立方体晶坯时的总自由能变化
的表达式，并求临界晶核尺寸
和临界形核功。
第10章材料的变形与回复再结晶
一、名词解释：
1、加工硬化：
随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。
2、回复：
为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度，以使其组织和性能发生变化。
在加热温度较低时，原子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的消失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。
此阶段为回复阶段。
3、再结晶：
被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。
从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。
和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。
4、热加工：
将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。
5、冷加工：
在再结晶温度以下进行的压力加工。
二、判断题
1、再结晶结束后发生晶粒长大时的驱动力主要来自高的总晶界能（）
2、再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能。
（）
3、回复、再结晶及晶粒长大三个过程均是形核及核长大过程，其驱动力均为变形储能。
（）
4、在结晶过程中，晶核越多，生长速率越慢，则凝固后的晶粒越细小。
（）
5、材料冷变形量只要略大于临界形变量，经再结晶退火后就可获得到细晶粒组织。
（）
6、冷变形金属的再结晶在形核、长大过程晶体结构和组织都发生了变化，是一个相变过程。
（）
7、低碳钢薄钢板深冲成形前，先进行一道压下量为0.5%～2%的光整冷轧，可消除不连续屈服所导致的制品表面粗糙不平或皱折问题。
（）
8、多边化使分散的位错集中在一起形成位错墙，因位错应力场的叠加，使点阵畸变增大。
（）
9、晶体滑移时通常是沿原子密度最小的晶面和晶向进行。
（）
10、二次再结晶是冷变形金属在再结晶后又一次进行的形核与长大过程。
（）
11、金属织构和再结晶织构都会使金属材料具有各向异性。
（）
12、金属中点缺陷的存在使其电阻率增大。
（）
13、经过冷变形后再结晶退火的金属，晶粒都可以得到细化。
（）
14、已知金属钨的熔点分别为3380℃,可以判断钨在1100℃下的加工热加工。
（ ）
三、选择题：
1、即能提高金属的强度，又能提高其塑性和韧性的手段是。
A、加工硬化B、固溶强化C、细晶强化D、第二相强化
2、冷变形金属在再结晶过程中性能（指标）增加的是。
A、强度B、硬度C、延展性D、残余内应力
3、加工硬化是一种有效的强化手段，其缺点之一是。
A、只适用于双相材料B、材料在高温下不适用
C、只适用于单晶体D、材料的硬度降低
4、体心立方晶体结构的原子最密排晶向族为。
A、[111]B、<111>C、[110]D、<112>
5、若欲通过形变和再结晶方法获得细晶粒组织，采用应避免。
A、塑性变形量接近临界形变量 B、大变形量
C、较长的退火时间D、较高的退火温度
6、再结晶结束后发生晶粒长大时的驱动力主要来自。
A、宏观残余应力B、位错间作用力
C、变形储存能D、高的总晶界能
7、再结晶过程包含晶粒的形核与长大，。
A、形核与长大的驱动力都来源于形变储存能
B、形核与长大的驱动力都来源于晶界能
C、形核的驱动力都来源于形变储存能，长大的驱动力都来源于晶界能
D、形核的驱动力都来源于晶界能，长大的驱动力都来源于形变储存能
8、以下关于冷变形金属的再结晶概念中不正确的是。
A、再结晶是无畸变的等轴新晶逐渐取代变形晶的过程
B、金属的强度、硬度下降，塑性、韧性回升，加工硬化消失
C、再结晶是形核、长大过程
D、晶体结构和组织都发生了变化，是一个相变过程
9、冷变形后的金属材料再升温时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。
A、回复阶段B、再结晶阶段
C、晶粒长大阶段D、晶粒异常长大阶段
10、下面关于多边化形成位错墙过程的描述中，不正确的是。
A、多晶体塑性变形后，滑移面上塞积的同号刃型位错沿原滑移面平行排列
B、同号刃型位错之间存在相互作用力
C、低温回复时，刃型位错在相互作用力下发生滑移和攀移
D、滑移和攀移的结果使同号刃位错形成沿垂直于滑移面的排列，形成小角度晶界、亚晶界
11、在的情况下，再结晶后若在更高温度保温还可能发生异常晶粒长大。
A、金属在临界变形量进行冷变形
B、冷变形金属中存在着弥散分布的第二相微粒
B、冷变形前的原始晶粒粗大
C、冷变形金属纯度非常高
四、填空题
1、变形量是影响再结晶晶粒度的最主要因素。
变形量很小时，；当变形量略大于或等于值时，再结晶晶粒特别粗大；此后随变形量，晶粒尺寸变小。
再结晶完成后继续加热，在驱动下，晶粒会继续长大，其长大方式按其特点可分为：
晶粒长大和晶粒长大。
2、金属材料经冷塑性变形后，密度增加，其机械性能是升高；将其在较低温度加热时会发生，它使变形金属的缺陷浓度和降低，内应力，但其显微组织和机械性能。
3、金属塑性变形的主要方式是，其次是和。
滑移是沿着面和方向进行的。
4、冷塑性变形的金属材料在低温回复阶段，变形金属的浓度和导电率降低，内应力，但其显微组织和机械性能。
5、金属经冷塑性变形后，其强度和硬度，塑性和韧性，这种现象称为强化或；对于经过预冷塑性变形的金属，在进一步冷却塑性变形前进行退火，以提高其，退火温度为；而对于冷加工成形的零件，成形后及时进行退火，以去除，防止零构件在使用中或。
答：
下降；形变；加工硬化；再结晶；塑性和韧性；0.4Tm；去应力；残余内应力；变形；开裂；
6、霍耳-配奇公式表明晶粒越细小，其强度越，塑性变形能力，是强化方法的主要依据。
五、简答与计算题
1、（6%）试根据某金属实验获得的实验曲线讨论变形量对再结晶晶粒大小的影响，并指出790C时的临界变形量。
2、（6%）如图所示低碳钢的三条拉伸曲线中，a为塑性拉伸变形；b为卸载后立即再次加载；c为卸载后经时效后再加载。
试问：
（1）这种现象产生的原因是什么？
（2）这种现象对冲压制件表面质量有何影响？
（3）试简要解释这种现象。
3、（5%）试在体心立方晶胞中画出（011）面和该面上的二个滑移方向，注明晶向指数。
并写出对应的二个滑移系。
4、（6%）试在面心立方晶胞中画出（111）面和该面上的三个滑移方向。
并写出对应的三个滑移系。
5、（6%）金属材料在发生冷塑性变形后，其组织结构有何变化？
答：
1）形成纤维组织。
金属内部的晶粒形状由原来的等轴晶粒变为沿变形方向延伸的畸变晶粒，当变形程度很大时晶粒显著伸长为纤维形。
这种组织成为冷加工纤维组织。
2）亚结构细化。
变形使晶粒碎化，内部亚结构出现细化，亚晶界增加。
晶体内部原子排列的规则性被破坏，晶体缺陷密度增加。
3）出现择优取向。
晶体按一定趋向发生转动，当变形量达到70%以上时原来取向各不相同的晶粒会转动到接近一致的位向。
这种现象称为择优取向。
6、划分冷加工和热加工的主要条件是什么？
答：
主要是再结晶温度。
在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。
划分冷加工和热加工的主要条件是再结晶温度。
在再结晶温度以下进行的压力加工为冷加工，产生加工硬化现象；反之为热加工，产生的加工硬化现象被再结晶所消除。
7、为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
答：
晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，互相约束，也阻碍晶粒的变形。
因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。
因此，金属的晶粒愈细强度愈高。
同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生和发展。
因此，塑性，韧性也越好。
第11章固态相变与材料处理
一、名词解释
1、淬透性:
是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力。
淬硬层较深的钢淬透性较好。
2、淬硬性：
是指钢以大于临界冷却速度冷却时，获得的马氏体组织所能达到的最高硬度。
3、等温冷却：
把奥氏体迅速冷却到Ar1以下某一温度保温，待其分解转变完成后，再冷至室温的一种冷却转变方式。
4、连续冷却：
在一定冷却速度下，过冷奥氏体在一个温度范围内所发生的转变。
5、红硬性：
是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力
二、判断题
1、钢的渗碳处理与渗氮处理后均需再进行淬火热处理，以获得高表面硬度。
（）
2、45钢具有良好的淬透性，通常用于经调质处理制造较大直径的轴。
（）
3、在一般热处理条件下，T8钢的淬透性比45钢的淬透性好。
（）
4、在钢中，随含碳量的增加，珠光体的相对量也不断增加。
（）
5、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，是因为奥氏体的激活能比铁素体的激活能大，相同温度下奥氏体的扩散系数大比铁素体扩散系数大。
（）
6、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。
（ ）
7、钢的渗碳处理与渗氮处理后均需再进行淬火热处理，以获得高表面硬度。
（）
8、45钢具有良好的淬透性，通常用于经调质处理制造较大直径的轴。
（）
9、45钢表面淬火时，由于奥氏体向马氏体转变体积收缩，易生成表面裂纹。
（）
10、除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线左移，从而增加钢的淬透性。
（）
11、在一般热处理条件下，T8钢的淬透性比45钢的淬透性好。
（）
12、奥氏体向马氏体的转变是一种典型的扩散相变。
（）
三、选择题：
1、用于调整低碳钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是。
A、完全退火B、球化退火C、正火D、回火
2、用于调整20钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是。
A、完全退火B、球化退火C、正火D、回火
3、通常用于调整45钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是。
A、完全退火B、球化退火C、正火D、回火
4、用于调整40Cr钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是。
A完全退火B、球化退火C、正火D、回火
5、通常用于调整T10钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是。
A、完全退火B、球化退火C、正火D、回火
6、珠光体是。
A、单相固溶体B、两相混合物C、三相混合物D、化合物
四、简答与计算题
1、（6%）共析钢按下列冷却速度曲线冷却后，请说明得到的组织，并简要说明两种组织的性能。
2、（6%）试用固态相变动力学知识解释共析钢冷却等温转变曲线与加热等温曲线形状有何不同。
3、（5%）试从相变动力学的相变推动力和扩散两方面影响因素解释为何共析钢过冷奥氏体等温转变曲线呈“C”形。
4、（4%）试写出铁碳相图中如下各区中的组织组成物，并在图上示意性地绘出球化退火工艺，零件加热保温的温度区间。
5、（3%）试在以下铁碳相图中分别示意性地绘出完全退火、正火、淬火热处理工艺，零件加热保温的温度区间。
完全退火加热温度区间 正火加热温度区间 淬火加热温度区间
第12章 金属材料
一、判断题
1、奥氏体不锈钢中的含碳量越高，抗晶间腐蚀能力越强。
（）
2、渗碳零件的一般加工工艺路线为：
锻造正火机加工渗碳淬火+低温回火精加工。
3、渗氮零件的一般加工工艺路线为：
锻造正火机加工渗氮淬火+低温回火精磨或研磨。
（）
4、合金中存在杂质元素硫会使碳钢产生热脆。
（）
5、使碳钢产生热脆的杂质元素是磷。
（）
6、影响铸铁石墨化过程的主要因素是铸铁的成分和结晶过程的冷却速度。
（）
7、高碳铬轴承钢GCr15中的铬合金平均含量为1.5%。
（）
二、选择题：
1、某同学拟进行T10钢球化退火，正确的工艺为 。
A、缓慢加热至740℃，保温足够时间，随炉冷却至600℃,出炉空冷至室温
B、缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至600℃,出炉空冷至室温
C、缓慢加热至740℃，保温足够时间，出炉在空气中冷至室温
A、缓慢加热至840℃，保温足够时间，出炉在空气中冷至室温
2、可以用于区别铸铁与碳钢的微观组织是 。
A、铁素体B、渗碳体 C、莱氏体 D、珠光体
3、在一般热处理条件下，以下碳素钢中淬透性最好的是。
A、亚共析钢B、共析钢C、过共析钢D、无法确定
4、可以消过共析钢的网状碳化物的热处理是 。
A、完全退火B、球化退火 C、正火 D、回火
5、45钢经调质热处理后的正常微观组织主要为 。
A、回火马氏体 B、回火屈氏体 C、回火索氏体 D、铁素体+珠光体
6、高碳铬轴承钢GCr15中的铬合金平均含量为。
A、0.15%B、1.5%C、15%D、不确定
三、填空题
1、钢中的常存杂质元素硫、磷等在多数情况下是有害的，引起材料韧性的降低。
硫杂质引起现象，磷杂质引起。
2、钢淬火后再进行高温回火的热处理方法称为处理。
高温回火是指回火温度在500-650℃之间进行回火。
含有Cr等元素的合金钢在高温回火时易出现脆性，导致急剧下降。
生产上常采用的措施加以避免，但此后应再补充一次较低温度的回火来消除。
3、除钴以外，其他的合金元素溶入均增大奥氏体的稳定性，都使碳钢的C曲线向___________移动了，提高了钢的___________。
但未溶的合金碳化物，因有利于过冷奥氏体分解，使C曲线向___________移动。
4、材料牌号20g表示的是钢，其含碳量为，其中g表示。
5、材料牌号1Cr18Ni9Ti表示的是钢，其Cr平均含量为，加入Ti元素的主要目的是。
6、16MnR钢的可焊性，屈服强度较Q235，硫、磷含较16Mn。
7、材料热处理的三个最基本工艺参数是、和。
8、铸铁中的碳主要以渗碳体等化合物形式存在时，称为铸铁。
灰铸铁和球墨铸铁中的碳主要以形式存在。
影响铸铁石墨化过程的主要因素是和。
铸铁件在高温快速冷却，石墨化过程，将得到铸铁。
9、在20，45，T7，T12几种含碳量不同的钢中，塑韧性最好的是；焊接性能最好的是；淬透性最好的是；淬硬性最好的是。
10、退火冷却方式为；正火冷却方式为；淬火冷却方式。
11、含有Ni、Cr、Mn等元素的合金钢在淬后回火过程中可能出现第二类回火脆性，其原因是。
防止第二类回火脆性的措施主要有、、或。
12、下列钢中，为优质碳素结构钢；碳素工具钢；为高速工具钢；滚动轴承钢；为合金弹簧钢；为奥氏体不锈钢；为马氏体不锈钢；
为低合金结构钢。
2Cr13，15MnV，T12A，GCr15，55Si2Mn，W18Cr4V，1Cr18Ni9Ti，20。
13、T8钢经淬火后得到马氏体组织，经退火后得到珠光体组织。
14、低碳钢：
含碳量小于或等于0.25%的钢；中碳钢：
含碳量为0.30~0.55%的钢；高碳钢：
含碳量大于0.6%的钢
四、简答与计算题
1、（6%）试论讨第二类回火脆性现象、原因及防止的措施。
2、（6%）。
纯铜具有电导率高和耐腐蚀性好等优点，但是强度较低，经常难以满足要求，试根据所学知识，提出两种强化铜合金的方法。
3、（6%）用45钢制造齿轮轴，成品硬度要求在23~27HRC，加工工艺过程为：
轧制——热处理1——机加工——热处理2——精加工。
写出各热处理工序的名称、目的、冷却介质和室温组织。
4、（6%）用T12钢制造刃具，成品硬度要求在60HRC以上，加工工艺过程为：
轧制——热处理1——机加工——热处理2——精加工。
写出各热处理工序的名称、目的、加热温度、冷却介质和室温组织。
5、（6%）在平衡条件下，45、T8、T12钢的硬度及强度大小如何？
为什么？
6、（6%）淬火钢在不同温度（即低温、中温、高温）回火时得到何种组织？
性能如何？
常用于哪些方面？
答：
高温：
回火索氏体，具有良好的综合力学性能，用于连杆、轴类；
中温：
回火屈氏体，具有高的屈服强度和弹性极限，用于弹簧等；
低温：
回火马氏体，具有高硬度和高耐磨性，用于工模具、轴承等。
7、（5%）指出下列牌号所代表材料的类别，并分别指出各符号及数字所代表的含义。
Q235——碳素结构钢，Q代表屈服强度；235代表最低屈服强度为235MPa。
40Cr—
升级会员 