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1、工程材料及应用习题集版本第二章 材料的晶体结构一、 名词概念解释 1、金属键、晶体、非晶体 2、晶格、晶胞、晶格常数、致密度、配位数 3、晶面、晶向、晶面指数、晶向指数 4、晶体的各向异性、伪各向同性 5、晶体缺陷、空位、位错、柏氏矢量 6、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒 7、晶界、亚晶界、相界二、 思考题 1、常见的金属晶体结构有哪几种?试画出晶胞简图,说明其晶格常数特点。 2、-Fe、 -Fe、Cu的晶格常数分别是2.066A 、3.64A 、3.6074A , 求 (1) -Fe与 -Fe的原子半径及致密度； (2) 1mm3 Cu的原子数。 3、画出下列立方晶系的晶面及晶向 (1) (1

2、00)、(110)、(111)及100、110、111 (2) (101)、(123)及101、1234、在立方晶体结构中,一平面通过 y =1 、 Z=3并平行于 x轴, 它的晶面指数是多少?试绘图表示。 5、体心立方晶格中的110晶面族,包括几个原子排列相同而空间位向不同的晶面? 试绘图表示。6、已知立方晶胞中三点A、 B、C如图所示, A、B是晶胞角顶,C是棱边中点, 求： (1) ABC面晶面指数； (2) ABC面的法向指数； (3) 晶向 AB.BC.CA的晶向指数。 7、何为晶向及晶面的原子密度?体心立方晶格中,哪个晶面及晶向的原子密度最大?8、为何单晶体具有各向异性， 而多晶体

3、在一般情况下不显示出各向异性?9、何为晶体缺陷? 金属中存在哪些晶体缺陷?10、实际晶体与理想晶体有何区别?11、位错的定义是什么?了解三种基本位错的模型及其特点。 12、怎样确定位错的柏氏矢量?柏氏矢量的物理意义是什么?三、 填空题 1、常见的金属晶格类型有、三种, -Fe、Cr、W、Mo属于， -Fe、Al、Cu、Ni属于, 而Be、Mg、Zn、Cd属于。 2、晶胞中原子排列的紧密程度,可以用和两个参数来衡量。3、面心立方晶格100、110、111晶面的原子密度分别是、； 、晶向的原子密度分别是、。可见,晶面和晶向的原子密度最大。 4、与理想晶体比较,实际金属的晶体结构是晶体,而且存在。

4、5、三种典型金属晶格中, 、晶格的原子排列是最紧密的。 6、晶格常数为 a的面心立方晶胞,其原子数为, 原子半径为 ,配位数为, 致密度为。 7、实际金属中最常见的点缺陷是和；线缺陷是； 面缺陷是。 8、如图立方晶胞中OA的晶向指数为，与此晶向垂直的晶面的晶面指数是 9、凡金属晶格缺陷都会引起晶格,一般都会使金属的强度、硬度, 塑性、韧性。10、位错是与的边界线。 11、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相。 12、位错的滑移面是和所构成的平面。刃型位错的滑移面有个； 螺型位错的滑移面有个。（第六章）四、 选择题 1、在金属中能够完整地反映出晶格特征的最小几何单元

5、叫( )。 A、晶胞； B、晶格； C、晶体2、单晶体的性能特点是( )。 A、各向同性；B、各向异性； C、无规律3、体心立方晶胞原子数、 原子半径、 致密度分别是()。 A、2, 3 a, 0.68； B、4, 3 a, 0.74； C、2, 2 a, 0.684、符号 h k l 表示 ( )。 A、晶面族；B、晶向族； C、晶面5、立方晶系中,晶格常数是指( )。 A、最近邻原子间距；B、最近邻原子间距的一半； C、晶胞棱边长度 6、体心立方晶格原子密度最大的晶面和晶向分别是( )。 A、111、； B、110、； C、100、7、在立方晶格中, 晶向指数 UVW 与晶面指数 (hkl

6、)满足hU + k V + lW = 0 时,则此晶面与晶向( )。 A、平行； B、垂直； C、成45 夹角 8、实际金属结晶后往往形成( ),使性能呈无向性。 A、单晶体； B、多晶体； C、非晶体9、实际金属中存在许多缺陷,其中晶界属于( )。 A、点缺陷； B、线缺陷； C、面缺陷五、 判断题 ( ) 1、凡是原子具有规则排列的物质都叫晶体。 ( ) 2、密排六方晶胞共有17个原子。( ) 3、空间点阵相同的晶体,它们的晶体结构不一定相同。 ( ) 4、体心立方晶胞体心位置上的原子的配位数比角上原子的配位数大。( ) 5、在立方晶系中， 改变晶向指数的数字顺序,所表示的晶向上的原子排列

7、情况是完全相同的。 ( ) 6、立方晶系中指数相同的晶面及晶向互相垂直。 ( ) 7、晶格中每个结点都具有完全相同的周围邻点。 ( ) 8、工业上使用的实际金属材料都表现出鲜明的各向异性特征。 ( ) 9、金属晶格中的空位和间隙原子会引起晶格畸变， 从而导致金属塑性提高。 ( ) 10、晶体结构的配位数愈大,其晶格致密度也愈大。 ( ) 11、刃位错线运动方向垂直于位错线。 ( ) 12、位错引起的晶格畸变的大小可用柏氏矢量表示出来。第三章 材料的凝固与相图材料的凝固与结晶一、 名词概念解释 1、过冷、过冷度2、均匀形核、非均匀形核 3、形核率、长大线速度 4、正温度梯度、负温度梯度 5、平面

8、长大、枝晶长大 6、变质处理二、 思考题 1、金属结晶的基本规律是什么?2、结晶的热力学条件是什么?3、金属晶核的形成率和长大线速度受哪些因素影响? 4、晶粒大小对金属力学性能有何影响? 怎样控制铸件晶粒大小? 实际生产中常用什么有效方法获得细晶粒?5、简述铸锭的典型组织与缺陷。 6、钢锭、铜锭、铝锭在一般情况下各希望减少或扩大柱状晶区?为什么?三、 填空题 1、称为金属结晶的过冷现象,称为过冷度。 2、金属结晶过程是与的过程,这是结晶的基本规律。 3、金属结晶时的冷却速度越快，则过冷度越 ，是驱动力,是必须条件。4、对晶核的形成和长大来说, 结晶后的晶粒越,其强度越,塑性和韧性。 5、纯金属

9、结晶时 , 如果结晶前沿液相存在正的温度梯度 , 晶体只能按方式长大,最后晶体生长成主要以作为外表面的规则形状。 6、典型的金属铸锭组织由三层组成, 即、 、。7、在金属铸锭中, 除组织不均匀外, 还经常存在等各种铸造缺陷。8、其它条件相同时, 在下列铸造条件下,就铸件晶粒大小来说： (1) 金属模浇注的比砂模浇注的；（金属模比砂模散热快） (2) 铸成薄件的比铸成厚件的； (3) 浇注时采用震动的比不采用震动的。 四、 选择题 1、在具有一定过冷度的金属液体结晶时, 液体与固相晶体的自由能差(G=G固 - G液) ( )。 A、0； B、= 0； C、 02、纯金属结晶时冷却曲线上的水平台阶

10、, 表示( )。 A、结晶时放出结晶潜热；B、由外界补偿一定热量使其结晶； C、结晶时的孕育期 3、金属结晶后晶粒大小取决于结晶时的形核率 N和核长大速度 G,要细化晶粒必须( )。 A、增大N和G； B、增大N、降低G； C、降低N、增大G4、较大型铸件一般是通过( )来细化晶粒的。 A、增大过冷度； B、降低冷却速度； C、变质处理 5、纯金属材料凝固后的晶粒大小主要取决于( ) A、过冷度的大小； B、温度梯度的正负； C、晶体长大方式 五、 判断题 ( ) 1、物质从液态到固态的转变过程称为“结晶”。 ( ) 2、液态金属冷却速度越快,其实际结晶温度越接近理论结晶温度。( ) 3、结晶

11、时非均匀形核总比均匀形核容易。( ) 4、在铁水中加入硅铁颗粒,使铸铁晶粒细化,这种方法称为变质处理。( ) 5、液态金属结晶时, 过冷度越大,晶体越呈树枝状长大, 且分枝越细密。合金的相结构与二元合金相图一、 名词概念解释 1、合金、组元、相、组织 2、固溶体、金属化合物 3、置换固溶体、间隙固溶体、有限固溶体、无限固溶体、有序固溶体、无序固溶体 4、固溶强化 5、相图、枝晶偏析、晶内偏析、比重偏析 6、相组成物、组织组成物 7、伪共晶、离异共晶 二、 思考题 1、影响固溶体结构形式和溶解度的因素有哪些?2、金属化合物有哪些基本类型?它们对合金的性能有何影响?3、置换原子与间隙原子的固溶强化

12、效果哪个大些?为什么?4、在匀晶相图上证明杠杆定律,说明其适用条件。 5、什么叫相律?并用相律解释二元相图中各个相区。 6、分析枝晶( 晶内 )偏析出现的原因、过程、对合金性能的影响及消除方法。 7、何为共晶、共析、包晶反应? 分别画出其图形特征、写出反应式,并比较其异同点。8、有两个尺寸、形状均相同的铜镍合金铸件,一个含Ni90%,另一个含Ni50%, 铸后自然冷却,问凝固后哪个铸件的偏析较严重?为什么?9、对比纯金属结晶与固溶体结晶过程的异同。 10、固溶体合金的铸造性能与成分的关系如何?11、什么叫离异共晶？ 说明产生离异共晶的条件。三、 填空题 1、合金中的基本相结构,有和两类。 2、

13、固溶体中含量较多的元素称为,含量较少的元素称为,固溶体的晶格与元素的晶格相同。 3、按 原子在晶格中所处位置不同,可将固溶体分为和两类。 4、当合金中出现金属化合物时,通常能使合金的强度、硬度, 耐磨性,塑性、韧性。 5、金属化合物根据其形成条件可分为三种类型,即、和。 6、相图中的临界点是在的条件下测得的,相图也称为 图或 图。 7、在二元相图的单相区中,相的成分即等于的成分,而在两相区中,相互处于平衡状态的两个相的成分,分别沿着两相区的线改变。 8、固溶体的结晶温度变化范围及成分范围越大， 铸造性能越，越有利于状晶体的生成和长大， 因而流动性越，分散缩孔越，集中缩孔越。9、二组元完全相同是

14、形成无限固溶体的必要条件。 10、二元合金相图中最多，可有相平衡共存，在相图中表现为线。11、由两相或多相构成的组织称为， 其性能与各相的、和分布有关。 12、二元合金相图中的恒温转变包括反应、反应和反应。13、合金的基本强化方式， 包括、等。 14、下图的三个合金，铸造性能最好的是合金，最差的是，压力加工性能最好的是合金，最差的是，时效硬化效果最好的是合金，不能时效硬化的是合金 。 TA B%四、 选择题 1、合金中成分、结构和性能相同的均匀组成部分称为( )。 A、组元；B、相；C、组织2、若A、B两组元形成化合物相,则该相晶体结构( )。 A、与A相同； B、与B相同；C、与A、B不同3

15、、当非金属原子与金属原子直径比( )时,将形成间隙相。 A、 0.59； C、0.61 4、二元相图的杠杆定律用于确定两相区中两相的( )。 A、成份；B、相对重量； C、晶体结构5、有一Cu-Ni合金的铸态组织为树枝状 固溶体, 枝干富Ni、枝间富Cu, 则其组织为( )。 A、单相；B、两相； C、多相6、二元相图中的水平线是( )相平衡。 A、1； B、2；C、3；D、47、两组元在液、 固态都无限互溶所构成的相图是( )相图。 A、匀晶；B、共晶； C、包晶8、共折转变的产物属于( )。 A、单相固溶体； B、机械混合物； C、金属化合物、 9、固溶体合金中产生晶内偏析是因为( )。

16、A、冷却较快, 原子扩散来不及充分进行； B、结晶时无限缓慢冷却,使高熔点组元过早结晶； C、结晶过程的温度变化范围太大 五、 判断题 ( ) 1、间隙固溶体一定是无限固溶体。( ) 2、固溶强化的本质是溶质原子的溶入使溶剂晶格发生了畸变所致。( ) 3、间隙相的晶体结构与含量较多的组元相同。 ( ) 4、合金中的相构成了组织，组织决定了合金的性能。 ( )5、固溶体合金平衡结晶过程中，由于不同温度结晶出来的固溶体成份不同， 因而结晶后所得的固溶体成份也是不均匀的。( ) 6、合金的结晶间隔越大， 铸件的组织越疏松。 ( ) 7、凡二元合金从液相结晶成固相后，晶体结构便不再改变。( ) 8、固

17、溶体中的置换原子的固溶强化效果一定比间隙原子好。 ( ) 9、在二元相图的两相区中，两相的成分和相对重量都随温度而变化。( )10、在共晶线成分范围内的合金室温组织都是共晶体。( )11、共晶体和共析体是二元合金中非常重要的两个相。 ( ) 12、Cu-Ni合金在室温下是单相固溶体，因单相固溶体的硬度随溶质原子的溶入量的增加而提高，所以含Ni90%的合金的硬度比含Ni50%的高。( )13、合金中的相、相的成分和相对量、组织形态、晶粒大小都可在相图上反映出来。第四章铁碳合金一、 名词解释 1、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体 2、Fe 3C 、Fe 3C、Fe 3C 、Fe 3C共析 、

18、Fe 3C共晶3、钢、白口铸铁4、冷脆、热脆二、 思考题 1、何谓同素异构转变？说明铁的同素异构转变，并简述纯铁的力学性能。 2、指出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体的符号、定义及性能特点。 3、铁碳相图由哪几种基本类型的相图组成？ 4、默画出Fe-Fe 3C相图，标出各点温度及含碳量， 并(1) 以相组成物及组织组成物填写相图。 (2) 说明下列点、线的意义：S、P、C、E、ES、GS、PQ、HJB、ECF、PSK 5、按含碳量和组织的不同， 铁碳合金相图上的合金可分成哪几类？ 其成分、组织及性能特征如何？ 6、写出Fe-Fe 3C相图的三个基本反应的反应式，注明反应温度、各相含碳量及

19、产物名称。7、如何从成分、组织和性能上区分钢和铸铁？ 8、以冷却曲线形式分析下列合金的结晶过程,画出室温组织示意图,计算室温组织相对量： (1) 0.6%C； (2) 0.77%C； (3) 1.2%C； (4) 3.0%C； (5) 4.3%； (6) 5.0%C9、根据Fe-Fe 3C相图计算： (1) 二次渗碳体及三次渗碳体的最大含量； (2) 莱氏体中的共晶渗碳体及珠光体中的共析渗碳体的含量。 第四节10、某批牌号不明的退火碳钢,经金相分析,结果如下,试计算含碳量,写出钢号。(1) 组织为P+F, 其中P占60%；(2) 组织为P+Fe 3C网状, 其中P占90%；(3) 组织为F+F

20、e 3C粒状, 其中Fe 3C粒状占18%；11、根据Fe-Fe 3C相图,说明产生下列现象的原因： (1) 含碳0.5% 的钢比含碳1.2% 的钢硬度低； (2) 室温下, 含碳0.8% 的钢比含碳1.2% 的钢强度高；(3) 变态莱氏体的塑性比珠光体的塑性差； (4) 在1100, 含碳0.4% 的钢能进行锻造,含碳4.0%的生铁不能锻造。 (5) 平衡状态下, 2.11%C的铁碳合金, 切削加工性很差； (6) 钢铆钉宜用低碳钢制造； (7) 一般要把钢材加热到高温(约1000 1250 )下进行热轧或锻造。 (8) 钳工锯T8、T10、T12等钢料时比锯10、20钢费力,锯条容易磨钝。

21、 12、随含碳量的增加,渗碳体的数量、分布、形态如何变化?对钢的力学性能有何影响?13、钢中常存杂质有哪些?对钢的性能有何影响?14、碳钢有哪几种分类方法?如何编号?15、指出下列各种钢的类别、含碳量及用途： (1) Q235；(2) 08F；(3) 45； (4) 40Mn； (5) T10； (6) T12A； 三、 填空题1、纯铁的同素异构转变为1394912,它们的晶体结构依次为、和。 2、常温平衡状态下,铁碳合金基本相有等个。 3、Fe-Fe 3C相图有个单相区,各相区的相分别是。 4、Fe-Fe 3C相图有条水平线,即线,它们代表的反应分别是。 5、工业纯铁的含碳量为,室温平衡组织

22、为。 6、共晶白口铁的含碳量为,室温平衡组织中P占%, Fe3C 共晶占%, Fe3C占%。7、一钢试样, 在室温平衡组织中,珠光体占60%, 铁素体占40%, 该钢的含碳量为。8、钢的组织特点是高温组织为 ,具有良好的性,因而适于成形。 9、白口铸铁的特点是液态结晶都有转变,室温平衡组织中都有,因而适于通过成形。10、珠光体中铁素体的相对量为,渗碳体的相对量为。 11、工业上使用的钢的含碳量,一般都不超过。 12、A 1、A3、Acm是Fe-Fe 3C相图中的线、线和线。13、铁素体( F )是在中的间隙固溶体,其晶体结构为立方。 14、用苦味酸钠溶液浸蚀的过共析钢平衡组织,其中呈黑色网状的

23、是,而浅灰色的是。 15、用硝酸酒精浸蚀的亚共析钢平衡组织, 在100倍显微镜下观察, 其中呈亮白色的是,暗黑色的是。 16、碳钢中的常存杂质有,其中和是有害无素,因为会引起冷脆,会引起热脆。 17、碳钢的质量,主要依据来区分。 18、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量范围分别为%、%和%。四、 选择题 1、质量一定的 -Fe 912 转变为-Fe时, 体积( )。 A、胀大；B、缩小； C、不变2、碳在-Fe中的最大溶解度为( )。 A、0.02%； B、0.77%；C、2.11%； D、4.3%3、渗碳体是一种具有复杂晶体结构的( )。 A、间隙相； B、间隙化合物；C、间隙固溶体4、铁碳合金

24、在平衡结晶过程中, ( )。 A、只有含碳0.77% 的合金才有共析转变发生；B、只有含碳小于2.06% 的合金才有共析转变发生； C、含碳0.0218 6.69% 的合金都有共析转变发生 5、由( )析出的渗碳体叫做三次渗碳体。 A、铁素体； B、奥氏体； C、液态金属6、铁碳合金中, ( )组织为共晶反应产物。 A、铁素体； B、珠光体； C、莱氏体7、平衡结晶时,凡含碳量( )的铁碳合金,自1148冷至727时, 均从奥氏体中析出二次渗碳体。 A、0.0218 6.69%；B、0.77 2.11% ；C、0.77 6.69%8、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体()。 A、晶体结构不同,

25、组织形态相同；B、晶体结构相同,组织形态不同；C、晶体结构与组织形态都不同 9、由于三次渗碳体的数量很少,故对( )性能的影响可忽略不计。 A、工业纯铁；B、钢和铸铁； C、所有Fe-C合金10、室温平衡状态下,钢中的碳绝大部分是以( )形式存在于组织中。 A、铁素体；B、渗碳体； C、石墨碳 11、含碳量0.45% 的铁碳合金平衡结晶后,按相组成物计算,其中铁素体占( )。A、93.60%；B、42.77%； C、57.23%12、钢的力学性能与( )的数量、形态和分布有关。 A、铁素体； B、奥氏体；C、渗碳体13、含碳1.2%的铁碳合金平衡结晶时, 727时的Fe 3C量与冷至室温时的F

26、e 3C量相比( )。A、727时多； B、室温时多；C、一样多14、平衡结晶时,从奥氏体中析出的Fe 3C一般呈( )状分布。A、薄片； B、颗粒；C、网五、 判断题 ( ) 1、奥氏体是C在-Fe中的间隙固溶体。 ( )2、在室温平衡状态下,珠光体和莱氏体都是由F和Fe 3C两种基本相组成的。( ) 3、亚共析钢室温组织中珠光体的数量随含碳量增加而增加。( ) 4、含碳量0.77% 的铁碳合金平衡结晶时, 奥氏体转变成铁素体的转变温度随含碳量增加而升高。( ) 5、铁碳合金中的机械混合物,其强度、硬度都比其组成相高。 ( ) 6、共晶反应发生于所有含碳量大于2.11% 而小于6.69% 的

27、铁碳合金中。 ( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148冷至727时, 奥氏体的含碳量不断降低。（温度高于Acm时不变。）( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148冷至727时, 奥氏体的固溶度不断降低。( ) 7、过共析钢平衡结晶时, 从1148冷至727时, 奥氏体的质量不断降低。（温度高于Acm时不变。）( ) 8、平衡状态下, 铁碳合金的强度和硬度随含碳量增加而提高。 （超过1.0%强度下降）( ) 9、过共的钢的室温平衡组织由珠光体和二次渗碳体两相组成。 ( )10、铁碳合金室温下平衡组织由铁素体和渗碳体组成。通常铁素体作为基体,而渗碳体作为第二相。( ) 11、亚共析钢加热到 A C1 AC3之间时,奥氏体的含碳量大于钢的含碳量。( ) 12、 08F是含碳量为 0.8%的优质碳素工具钢。 ( ) 13、含碳量 0.45% 的铁碳合金锻造时应加热到 Fe-Fe 3C相图中 PSK线与 GS线之间的温度范围。 （Ac3+2030C）( ) 14、在Fe-Fe 3C相图中,PQ线为碳在铁素体中的固溶线。第八章铸铁一、 名词概念解释 1、石墨化、石墨化退火 2、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、变质铸铁、白口铸铁 3、碳当量二、