完整版金属学及热处理习题参考答案19章Word文档格式.docx

1、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.； b. c

2、. 。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

3、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 00 A A 00 B、OO C、OABC、AA C、AA D ；晶向 OA、OB、OC、OD、图2 15 在立方晶胞中标出以下晶面和晶向:晶面 DEE D: （210）;晶面 DBC : （111） or （1 11） 晶向 D E120;晶向 C D 011o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

4、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

5、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 Ld2. 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。（04.在共晶相图中，从L中结晶出来的B晶粒

6、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La +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 + p b. 丫 +；a C. 丫 +； d. a + B3.一个合金的组织为a +P + （ a +）,其组织组成物为：a. a B； 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

7、： （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

8、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

9、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。 （X5.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，

10、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.

11、形核率N ； b.长大率G； c.比值N/G； d.比值G/N1.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

12、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

13、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

14、 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

15、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：Ld3. 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-FeYFe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

16、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。（X3. 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.Fe FesC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

17、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

18、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12a 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：ac奥氏体中析出的；d.珠光体中析出的1

19、4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. T12A16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

20、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+ Fe3 C。4.默画出按 “组织组成物 ”填写的 Fe Fe3C 相图。 Fe Fe3C 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

21、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 =y 2-3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y 4 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 =（

22、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）8.10 kg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

23、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

24、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

25、：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sx，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：s 0 Kd 12，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