金属学试题及答案.doc

一 填空题1.三种典型的晶体结构有体心立方、（面心立方）、密排六方。2.常见的点缺陷有（空位）、间隙原子和置换原子3.晶体中的线缺陷就是各种类型的（位错）。4.位错的类型分为螺型位错和（刃型）位错。5.冷却速度越大，金属的过冷度越（大）。6.纯金属铸锭的宏观组织通常有(表层细晶区)（中间柱状晶区）和心部等轴晶区组成。7.由一种组元组成的合金成为（单相）合金。8.形成固溶体时，必然在溶质原子附近的局部范围内在成（晶格畸变），并因此形成一弹性应力场。9.相律是表示在平衡条件下，系统的自由度、组元数和(相数)之间的关系。10.由一种液相转变为两种固相的转变是（共晶）转变。11.珠光体是（铁素体 ）和（渗碳体 ）混合在一起形成的机械混合物。12.碳溶解在（-Fe ）中所形成的（ 固溶体）称为铁素体。13.在Fe-Fe3C相图中，共晶点的含碳量为（4.3 ），共析点的含碳量为（0.77）。14.材料的塑性指标有（延伸率）和断面收缩率。15.金属弹性变形的实质是金属晶格在外力作用下产生的（弹性畸变）。16.在常温和低温下金属塑性变形主要通过（滑移）方式进行。17.一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来，组成一个（滑移系）。18.织构分为丝织构和（板织构）。19.不能利用热处理改变性能的钢板可以利用（加工硬化）提高强度。20.冷变形后的金属在退火时发生回复、（再结晶）和晶粒长大三个阶段。21.回复和再结晶的驱动力都是（畸变能）。22.热加工是指在（在再结晶温度以上）的加工过程。23.纤维组织的出现，使钢板具有各向（异性）。24.带状组织的消除可通过（正火）和均匀化退火来消除。25.有（固态相变）的相图的合金才可以进行热处理。26.珠光体体转变属于扩散型转变，贝氏体转变属于（半扩散型）转变。27.冷却速度很快，在水中冷却的转变属于（马氏体）转变。28.奥氏体通常在铁素体和渗碳体的（相界面上）形核。29.相界面上易于产生浓度起伏和（结构）起伏。30.奥氏体的形成是通过（形核）和长大过程进行的。31.加热温度越快，奥氏体转变完成所需时间越（短）。32.钢中含碳量越高，奥氏体的形核率越（高）。33.加热温度相同时，加热速度越快，奥氏体晶粒越（细）。34.A1550之间的转变属于（珠光体）转变。35.珠光体的形态分为片状和（粒状）。36.珠光体是有(铁素体)和渗碳体组成的。37.片状珠光体根据（片间距）的不同，分为不同的类型。38.钢中马氏体的组织形态分为（板条状）马氏体和片状马氏体。39.低碳钢中的马氏体形态通常为（板条状）。40.马氏体的显著特点是具有高硬度和高（强度）。41.贝氏体是由（铁素体）和碳化物形成组成的机械混合物。42.魏氏组织的出现（提高）钢的韧脆转变温度。43.淬火后钢的显著特点是（硬度）升高44.弹簧钢通过（淬火加中温回火）热处理以后可以提高钢的弹性极限。45.淬透性表示钢淬火时获得（马氏体）的能力。46.低温回火得到（回火马氏体）。47.得到回火屈氏体的是（中温回火）。48.淬火加高温回火又称为（调质处理）。49.碳素结构钢Q235B，235表示钢的（屈服强度）。50.优质碳素结构钢45钢，45表示钢的（平均碳含量）。二 单选题1.下列哪种晶体结构中原子数最少（A）。 A 体心立方 B 面心立方 C 密排六方 D 正交立方2.下列属于晶向指数的为（B）。 A （100） B 100 C 100 D 3.位错属于（线）缺陷。A 点缺陷 B 线缺陷 C 面缺陷 D 体缺陷4.在均匀形核的开始阶段，形核率随过冷度的增加而（A）。A 增加 B 减弱 C 不变 D 不一定 5.下列不属于在液态金属中融入的气体的为（C） A H2 B O2 C Ar2 D N26.固溶体的固溶度随着温度的升高，固溶度（B） A 降低 B 升高 C 不变 D 不一定7.二元合金的自由度数最多为（B）个。 A 1 B 2 C 3 D 48.下列二元合金相图不属于匀晶的是（A）。 A Ag-Cu B Cu-Ni C Ag-Au D Fe-Ni9.过冷度越大，固溶体合金的形核率越大，越容易获得(B)的晶粒。 A 粗大 B 细小 C 不均匀 D 不一定10.由一种固相转变为另外两种固相的转变是（C）转变。 A 共晶 B 包晶 C 共析 D 包析11.渗碳体是一种（B ）。 A 稳定化合物 B 不稳定化合物 C 介稳定化合物 D 易转变化合物12.在Fe-Fe3C相图中，钢与铁的分界点的含碳量为（ C）。 A 2 B 2.06 C 2.11 D 2.213.在Fe-Fe3C相图中，共析线也称为（A）。 A A1线 B ECF线 C Acm线 D A3线14.珠光体是一种（ C）。 A 固溶体 B 金属化合物 C 机械混合物 D 单相组织金属15.在铁碳合金中，当含碳量超过（C ）以后，钢的硬度虽然在继续增加，但强度却在明显下降。 A 0.8 B 0.9 C 1.0 D 1.116.在Fe-Fe3C相图中，PSK线也称为（B ）。 A 共晶线 B 共析线 C A3线 D Acm线17.Fe-Fe3C相图中，共析线的温度为（D ）。 A 724 B 725 C 726 D 72718.面心立方有（D）滑移系。 A 3 B 6 C 9 D 1219.微观内应力又被称为第（B）类内应力。 A 一 B 二 C 三 D 四20.经过（C）以后，因塑性变形而造成的内应力可以完全被消除。 A 加热 B 回复 C 再结晶 D 形核21.一般金属的临界变形度为（B）。 A 2%5% B 2%10% C 5%10% D 3%7%22.金属的变形度越大，金属的再结晶温度越（A）。 A 低 B 高 C 无影响 D 不一定23.晶核在长大时，其界面总是向（C）区域推进。 A 无畸变 B 新晶粒 C畸变 D 不一定24.（C）处理后出现纤维组织。A 冷加工 B 热加工 C冷加工和热加工 D 都不是25.纤维组织的出现，钢板的（B）性能要好。 A 横向 B 纵向 C Z向 D 一样26.下列不属于热处理的是（A）。A 加工硬化 B 正火 C 退火 D 渗碳27.属于半扩散型转变的是（C）转变。A 珠光体 B 马氏体 C 贝氏体 D 渗碳体28.Fe、C原子都不扩散的转变是（B）转变。A 珠光体 B 马氏体 C 贝氏体 D 渗碳体29.下列不属于奥氏体的长大时转变的是（D）。A 渗碳体的溶解 B 碳在奥氏体和铁素体的扩散 C 铁素体向奥氏体的转变 D 铁素体向渗碳体的转变30.在奥氏体的长大过程中，（A）先消失。A 铁素体 B 渗碳体 C 珠光体 D 马氏体31.加热温度相同时，加热速度越快，形核率（A）。A 越高 B 越低 C 不变 D 不一定32.下列不可以细化晶粒的元素是（D）。A Nb B V C Ti D Mn33.下列元素可以使C曲线左移的是（C）。A Cr B Mo C Al D V34.在珠光体形核是，（C）作为领先相。A 铁素体 B 渗碳体 C 铁素体和渗碳体都有可能 D 都不可能35.下列不属于珠光体的是（D）。A 珠光体 B 索氏体 C 屈氏体 D 马氏体 36.下列不属于马氏体高硬度原因的是（D）。A 固溶强化 B 相变强化 C 时效强化 D 加工硬化A 羽毛状 B 针叶状 C 板条状 D 粒状37.含碳量在（D）范围内的过共析钢容易形成魏氏组织。A 0.8% B 0.9% C 1.0% D 1.2%38.淬火钢在回火时，随回火温度的升高，钢的硬度不断（A）。A 下降 B 上升 C 先升后降 D 先降后升39.下列退火方式中温度最高的是（D）A 完全退火 B 不完全退火 C 球化退火 D 均匀化退火40.（C）可以作为冷变形之间的中间退火A 完全退火 B 不完全退火 C 再结晶退火 D 均匀化退火41.4 下列缺陷通过正火无法消除的是（B）A 消除应力 B 降低硬度 C 消除魏氏组织 D 消除带状组织42.相同奥氏体化温度下的同一钢种，其淬透性是（A）的。A 确定不变 B 随温度而变 C 随时间而变 D 随温度和时间而变43.11 低温回火的温度范围（A）A 150250 B 350500 C 500650 D 65075044.下列属于化学热处理的是（C）。A 形变热处理 B 表面淬火 C 渗碳 D 回火45.钢淬火后得到（C）。A 珠光体 B 贝氏体 C 马氏体 D 奥氏体46.钢低温回火后得到（A）A 回火马氏体 B 回火屈氏体 C 回火索氏体 D 回火珠光体47.对同一钢种来说，正火和退火后，（B）硬度高。A 退火 B 正火 C 退火和正火一样 D 不一定48.钢经过渗碳以后，（A）硬度最高。A 表层 B 中心 C 距表层1/4处 D 距表层3/4处49.高级优质碳素结构钢P、S含量（A）。A 0.03% B 0.035% C 0.04% D 0.045%50.碳素工具钢T8，其碳含量为（B）。A 0.08% B 0.8% C 8% D 都不是三 判断题1.元素Al、Ag属于面心立方。 （）2.211表示的是晶面族。 （）。3.金属的纯度越高，则过冷度越小。（）。4.只要溶质与溶剂的晶体结构相同，一定能形成无限固溶体。 （）5.固溶体合金的结晶需要一定的温度范围。 （）6.在实际的生产过程中，合金的的结晶是平衡结晶。 （）7.相图上成分间隔和温度间隔越大，合金的流动性越差。 （）8.铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 （）9.钢中的含硫量增加，其钢的热脆性增加。 （）10.钢中的含磷量增加，其钢的热脆性增加。 （）11.渗碳体是一种不稳定化合物，容易分解成铁和石墨。 （）12.GS线表示由奥氏体冷却时析出铁素体的开始线，通称A3线。 （）13.PSK线叫共析线，通称A3线。 （）14.过共析钢结晶的过程是：LL+AAA+Fe3C-P+ Fe3C。 （）15.铁素体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 （）16.奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体。 （）17.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称Acm线。 （）18.ES线是碳在奥氏体中的溶解度变化曲线，通称A1线。 （）19.奥氏体是碳溶解在-Fe中所形成的置换固溶体。 （）20.亚共析钢结晶的过程是：LL+AAF+A-F+P。 （）21.钢中的含磷量增加，其钢的冷脆性增加。 （）22.滑移系越多 ，金属的塑性越差。 （）23.体心立方和面心立方的滑移系数目相同。 （）24.滑移面总是原子排列最密的晶面，而滑移方向总是原子排列最稀的方向。 （）25.晶体的滑移实际上就是位错运动的结果。 （）26.位错不可以增值。 （）27.晶粒越细，金属的强度越高。 （）28.晶粒越细，金属的塑性越差。 （）29.加工硬化既可以提高钢的强度。还可以提高钢的塑性。 （）30.在回复阶段，位错密度可以显著降低。 （）31.原始晶粒越大，再结晶晶粒越大。 （）32.形变金属的晶粒越细，其再结晶温度越高。 （）33.当金属的变形量在临界变形量内时，会得到细小的晶粒。 （）34.合金元素及杂质一般可以起到细化晶粒的作用。 （）35.在其他条件相同时，温度越高，晶粒越容易长大。 （）36.热加工过程中的回复再结晶称为动态回复、动态再结晶。 （）37.在热加工过程中同时存在加工硬化和动态软化。 （）38.所有的合金在热加工过程中都会发生动态再结晶。（）39.带状组织的出现使钢板的性能具有各向异性。 （）40.热处理均可以提高钢的硬度。 （）41.铁碳相图上所有的合金成分都可以进行热处理。 （）42.在奥氏体长大是，渗碳体先消失。 （）43.加热温度对奥氏体晶粒长大起主要作用。 （）44.马氏体转变是在一个温度范围内进行的。 （）45.魏氏组织是钢的一种过热缺陷组织。 （）46.温度过高使奥氏体晶界局部熔化的现象叫过热。 （）47.同一钢种，渗碳后的表层硬度高于渗氮的表层硬度。 （） 48.碳素结构钢，质量等级由A到E，S、P含量越低。 （） 49.50钢表示钢的碳含量为5%。 （）50.钢的强度越高则越高。 （）四 简答题（25）1.为了细化铸锭晶粒，在工业生产中可以采用哪些方法？、答： 1、控制过冷度2、变质处理 3、振动、搅动。2.置换固溶体的固溶度有哪些影响因素？答：1、原子尺寸因素2、电负性因素3、电子浓度因素4、晶体结构因素。3.什么叫固溶强化？答：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降，这种现象叫固溶强化。4.什么样的相图叫匀晶相图？答：两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金所形成的相图，称为匀晶相图。5.什么叫金属的滑移？答：金属的塑性变形是晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑移的结果，这种变形方式叫滑移。6.多晶体变形的特点有哪些？答：不同时性，相互协调性，不均匀性。7.多晶体金属经塑性变形以后，组织结构发生哪些变化？答：显微组织的变化，形成纤维组织亚结构的变化,亚结构细化形成形变织构。8.再结晶的定义答：冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著的变化，并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶。9.工业是怎么定义的再结晶温度？答：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（95%转变量）的温度，定义为再结晶温度。10.影响再结晶温度的因素有哪些？答：金属的变形度，金属的纯度，形变金属的晶粒大小。11.影响再结晶以后晶粒大小的因素有哪些？答：变形度，再结晶退火温度，原始晶粒尺寸，合金元素及杂质。12.请举例说明热加工厚铸锭组织得到了哪些改善？答：气泡焊合，疏松压实，致密度增加，粗大稍微柱状变细，某些合金钢中的大块碳化物初晶可被打碎并较均匀分布，偏析可部分地消除，成分比较均匀。13.热加工后的晶粒大小的影响因素有哪些？答：变形量，变形度的均匀性，终锻温度，热加工后的冷却。14.结合Fe-Fe3C相图指出A1、A3和Acm代表哪个线段，并说明该线段表示的意思。答：A1代表PSK线段，表示共析线A3代表GS线段，表示冷却时由奥氏体析出铁素体的开始线。Acm代表ES线段，表示碳在奥氏体中的溶解度曲线。15.铁碳合金中基本相有哪几相？其机械性能如何？答：铁素体：软韧相，塑性好，强度和硬度低，奥氏体：塑性很好，具有顺磁性。渗碳体：硬度高，塑性差。 16.什么叫二元共晶相图？答：两组元在液态时相互无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生恭敬反应，形成共晶组织的二元系相图，叫二元共晶相图。17.写出铁碳相图上共晶和共析反应式及反应产物的名称。答：共晶反应：L+ Fe3C，反应产物为莱氏体。共析反应：+ Fe3C，反应产物为珠光体。18.影响奥氏体形成速度的因素有哪些？答：加热温度和保温时间原始组织的影响。19.奥氏体晶粒大小的影响因素有哪些？答：加热温度和保温时间加热速度钢的化学成分的影响钢的原始组织的影响20.影响过冷奥氏体等温转变的因素有哪些？答：奥氏体成分的影响奥氏体状态的影响应力和塑性变形的影响21.粒状珠光体可以通过哪些途径得到？答：过冷奥氏体直接分解，片状珠光体球化而成，淬火组织回火形成。22.淬火碳钢在回火时发生哪些转变？答：马氏体中碳的偏聚，马氏体分解，残留奥氏体的转变，碳化物的转变，渗碳体的聚焦长大和相回复、再结晶。23.退火的定义和目的？答：退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火作好组织准备。24.正火主要用于哪些方面？答：改善低碳钢的切削加工性能；消除中碳钢的热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构件的力学性能。25.如何正确选用正火和退火？答：含碳量Wc0.75%的高碳钢，一般采用球化退火，如有网状二次渗碳体，则现进行正火处理。五 计算题(15)1.利用相律求解2元合金系统中可能共存的最多平衡相数答：利用相律P=C-F+1 C=2， F=0，求得P=3 所以2元合金系统中可能共存的最多平衡相数为3相2.一块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：珠光体占40%，铁素体60%。试问它的含碳量约为多少？答：F%=（0.77-X）/(0.77-0.0218)=60% 求出X=0.323.一块钢样，退火后经显微组织分析，其组织组成物的相对含量如下：珠光体占95%，二次渗碳体占5%。试问它的含碳量约为多少？答：P%=(X-0.77)/(6.69-0.77)=5% 求出X=1.0664.试分析含碳量为0.6%。铁碳含金从液态冷却到室温时的结晶过程答：结晶过程为：LL+共析反应（+P）+P.5.请说出亚共析钢、共析钢和过共析钢的碳含量的范围和在室温时的组织答：亚共析钢 C%=0.02180.77， 室温组织：铁素体+珠光体 共析钢 C%=0.77 室温组织：珠光体 过共析钢 C%=0.770.0218 室温组织：珠光体+渗碳体6.计算45钢发生共析反应时铁素体和珠光体的相对含量答：F%= （0.77-0.45）/(0.77-0.0218) 100%=42.77% P%=1-F%=57.23%7.请写出铁碳相图上P、S、E、C点的含碳量答：P：0.0218% S：0.77% E：2.11% C：4.3%8.计算50钢发生共析反应时铁素体和渗碳体的相对含量答：F%= （6.69-0.5）/(6.69-0.0218) 100%=92.8% Fe3C %=1-F%=7.2%9.计算面心立方的致密度答：K= = = 0.7410.写出晶向族中包含的晶向答：111、 、 11、1 1 、11 、 1、 1 、1 六 论述题(10)1.结合自己的工作岗位，请谈谈所接触到的细化晶粒的办法？答：略2.请简要叙述晶粒大小对金属强度和韧性的影响。答：对强度的影响：根据=n0的关系式，应力集中的大小主要决定于赛积的位错数目，n越大，则应力集中也越大。当外加应力和其他条件一定时，位错数目n是与引起赛积的障碍晶界到位错源的距离成正比。晶粒越大，这个距离越大，n则就越大，所以应力集中也越大，激发相邻晶粒发生塑性变形的机会比小晶粒要大得多。宏观上则是金属的强度越低。对韧性的影响：由于细晶粒金属中的裂纹不易产生也不易扩展，因而在断裂过程中吸收了更多的能量，即表现出较高的韧性。3.某厂对高锰钢制碎矿机颚板进行固溶处理时，经1100加热后，用冷拔钢丝绳吊挂，由起重吊车送往淬火水槽。行至途中，钢丝绳突然断裂。这条钢丝绳是新的，事先经过检查，并无瑕疵。试分析钢丝绳断裂的原因。答：由于钢丝绳是经过冷拔处理的，在吊挂1100的高温颚板时，钢丝绳内部发生了再结晶，使钢丝绳的强度降低，发生断裂。4.有一楔形板坯经过冷轧后得到相同厚度的板材（右图）然后进行再结晶退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀， 为什么？答：由于楔形板坯得厚度不一致，导致板坯的变形度不一样，而再结晶退火后的晶粒大小与变形度相关，随晶粒大小不均。5.简述共析钢在加热时的变化过程答：P1616.钢的淬火加热温度为AC3以上或 AC1 ACm之间，保温一定时间，然后急速冷却下来，得到以马氏体为主的热处理方法，请问为什么不加热到AC1AC3或 ACm以上?答：亚共析钢的淬火加热温度为AC3以上3050，淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体，若加热温度在AC1 AC3之间，淬火后的组织就会为马氏体和铁素体。有铁素体存在时不仅会降低淬火后的硬度，而且钢在回火的强度也较低。固不宜用，但加热温度过高时，由于奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗针状马氏体，使钢变脆。过共析钢最适宜的加热温度为AC1以上3050，淬火后组织为细的马氏体和未溶热温度在ACm以上时，渗碳体溶解在奥氏体中，并使淬火后残余奥氏体量增加，结果淬火后硬度反而降低。同时由于加热温度过高，容易使奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗针状马氏体。此外，温度过高时，容易引起工件表面氧化，脱碳和增加淬火应力。7.合金中产生固溶强化的2个重要原因是什么？并解释原因。答：一是在固溶体中溶质与溶剂的原子半径差所引起的弹性畸变，与位错之间产生的弹性交互作用，对滑移面上运动的位错有阻碍作用，引起强化；二是在位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用，引起强化。8.利用铁碳相图说明铁碳合金的成分、组织和性能之间的关系答：随着碳含量的增加，组织的变化为：FF+PPP+Fe3CP+Fe3C+LdLdLd+ Fe3C对于亚共析钢：随碳含量的增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。对于过共析钢：随碳含量的增加，硬度升高，在含碳量接近1%时，强度达到峰值，塑性、韧性下降。对于白口铁：随碳含量的增加，硬度升高，塑性不断下降。9.指出10mm的45钢（退火状态），经下列温度加热并水冷所获得的组织：700、760、840。答：经700加热并水冷后组织为：F+P。经760加热并水冷后组织为：F+M。经840加热并水冷后组织为： M。10. 归纳总结钢的冷却转变产物及转变特点 答：在较高温度时，转变产物为珠光体，属于扩散型转变，是平衡态的转变，冷却速度最慢。 在中温进行的转变，转变产物为贝氏体，即受扩散控制又有切变方式的转变，是非平衡态的转变，冷却速度比珠光体的转变速度快。 在低温进行的转变，转变产物为马氏体，属于无扩散、切变式的转变，是非平衡态的转变，是在高速冷却条件下进行的转变。 4、她们宁可做一时的女王，不愿一世的平庸。5、男人插足叫牛逼，女人插足叫小三。6、你要成佛成仙，我跟你去，你要下十八层地狱，我也跟你去。你要投胎，我不答应！7、忘川之畔，与君长相憩，烂泥之中，与君发相缠。寸心无可表，唯有魂一缕。燃起灵犀一炉，枯骨生出曼陀罗。8、如果还有机会的话，我一定会让你回到我的身边，我不想让你和别人结婚。9、每个人心里都有脆弱的一面，如果放大这种脆弱的话，没人想活。10、我做了一个很伟大的决定，看你这么可怜，又没有朋友，我们做朋友吧！11、我不该只是等待，我应该去寻找。12、哪怕再花上七十年，七百年，我想我肯定会