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材料科学基础试题库名词解释1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵9、相、组织 10、不平衡共晶、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 置换固溶体 间隙固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、共析（共析）（包晶）反应17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散25、负温度梯度 30、柏氏矢量描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。31、柯氏气团32、动态再结晶33、交滑移 攀移34、相 组织35、线缺陷36、热加工 冷加工37、全位错 不全位错38、位错反应39、相律40、相图描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。41、点阵畸变在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。42、过冷度相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。43、形变织构多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。44、二次再结晶再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。45、滑移系晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。46、孪生晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。47、刃型位错和螺型位错模型将晶体上半部切开，插入半个晶面，再粘合起来；这样，在相当于刃端部为中心线的附近一定范围，原子发生有规则的错动。其特点是上半部受压，下半部受拉。这与实际晶体中的刃型位错造成的情景相同，称刃型位错模型。同样，将晶体的前半部切开，以刃端为界使左右两部分沿上下发生一个原子间距的相对切变，再粘合起来，这时在已切动和未切动交界线附近，原子错动情况与真实的螺位错相似，称螺型位错模型。48、晶界与界面能晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面。界面上的原子处在断键状态，具有超额能量。平均在界面单位面积上的超额能量叫界面能。49、形变织构多晶形变过程中出现的晶体学取向择优现象。50、二次再结晶再结晶结束后正常长大过程被抑制而发生少数晶粒异常长大的现象。51、淬透性与淬硬性：淬透性指合金淬成马氏体的能力，主要与临界冷却有关，大小用淬透层深度表示。而淬硬性指淬火后能达到的最高硬度。主要与钢中的碳含量有关。（1）滑移临界分切应力（2）金属键（3）中间相（4）布喇菲点阵（5）再结晶温度（6）滑移系（7）位错（8）二次再结晶（9）偏析（10）马氏体相变1，滑移临界分切应力：滑移系开动所需的最小分切应力；它是一个定值，与材料本身的性质有关，与外力取向无关。2，金属键：自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。3，中间相：合金中组元之间形成的、与纯组元结构不现的相。在相图的中间区域。4，布喇菲点阵：除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。或：除考虑旋转对称性外，还考虑平移对称性，经有心化后构成的全部阵点。5，再结晶温度：形变金属在一定时间内刚好完成再结晶的最低温度。6，滑移系：晶体中一个可滑移面及该面上一个滑移晶向合称一个滑移系。7，位错：是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排，这种缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描述。8，二次再结晶：不规则结晶结束后，正常长大过程被抑制而发生的少数晶粒反常长大的现象。9，偏析：合金中化学成分的不均匀性。10，马氏体相变：其过程遵循无扩散、切变方式的相转变。成分过冷 再结晶空间点阵 间隙相成分过冷反应扩散连续脱溶 上坡扩散不连续脱熔加工硬化伪共晶非均质形核依靠外来夹杂或型壁界面所提供的异质界面非自发地形核，称为异质形核，或非均质形核。成分过冷由固液界面前方溶质的再分配引起的过冷。定向凝固又称定向结晶，是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。选择1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中 _。 A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元的扩散 C、两组元的扩散速率不同2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于 _。A、单相区中 B、两相区中 C、三相平衡水平线上3、铸铁与碳钢的区别在于有无 _。A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体4、原子扩散的驱动力是 _。A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为 _。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为 _。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷7、理想密排六方结构金属的c/a为 _。 A、1.6 B、2(2/3) C、(2/3)8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及 _。 A、单相区 B、两相区 C、三相区9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是 _。（其中Ko是平衡分配系数） A、1KeK0 B、KoKe1 C、KeK0110、面心立方晶体的孪晶面是 _。 A、112 B、110 C、11111、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的 _。 A、1/3 B、2/3 C、3/412、金属结晶过程中（ ）：a、临界晶核半径越大，形核越易；b、临界晶核形成功越大，形核越易；c、过冷度越大，形核越易； d、均质形核比非均质形核容易。13、三元相图中（ ）： a、垂直截面图上可应用杠杆定律；b、垂直截面图上三相区域为直边三角形； c、四相共晶反应平面在成份投影图上为曲边四边形；d、四相反应为等温反应。14、1 下列对金属键描述正确的是：A 无方向性和饱和性 B有方向性和饱和性C有方向性无饱和性 D无方向性有饱和性2 下列对晶体与非晶体描述正确的是：A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性B晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体没有熔点，性能为各向同性C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点，性能为各向同性D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性3 金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A 4；2；6 B 6；2；4 C 4；4；6 D 2；4；64 关于间隙固溶体与间隙化合物说法正确的是：A 二者在结构方面不同 B 二者力学性能相近 C 二者结合键相同 D 二者物理性能相近5 柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于：A 判断位错性质 B 表示位错的能量 C 判断位错反应 D 表示位错密度6 晶界不包括：A 大角度晶界 B 小角度晶界 C 孪晶界 D 表面7 下列对液固粗糙界面描述正确的是：A微观粗糙，宏观平整 B微观粗糙，宏观粗糙C微观平整，宏观粗糙 D微观平整，宏观平整8能得到非晶态合金的技术是：A 定向凝固技术 B 尖端形核技术 C 急冷凝固技术 D 垂直提拉技术9 合金与纯金属结晶的不同点是：A 需要过冷 B 需要能量起伏 C 需要成分起伏 D 需要结构起伏10 下列不属于Fe-Fe3C相图中的组成相是：A 铁素体 B 奥氏体 C 渗碳体 D 石墨11 Fe-Fe3C相图的组元是：A Fe和Fe3C B Fe和C C 铁素体和Fe3C D 奥氏体和Fe3C12 随含碳量的提高，热轧钢力学性能的变化规律是：A 强度、硬度升高，塑性、韧性降低B强度、硬度升高，塑性、韧性升高C 强度先升后降 D 强度先降后升13 下列不属于铸锭中宏观偏析的是：A 正常偏析 B 枝晶偏析 C 反常偏析 D 比重偏析14 晶体塑性变形时，不能通过刃型位错进行：A 单滑移 B 多滑移 C 交滑移 D 晶体转动15 晶粒大小对金属的性能有重要影响。晶粒越小，A 金属的强度越高，塑性越好 B金属的强度越高，塑性越差C金属的强度越低，塑性越好 D金属的强度越低，塑性越差16 对金属冷冲压成型时，有时会产生“制耳”，其形成原因是：A 残余应力 B 变形织构 C 加工硬化 D 晶格畸变17 用于降低冷变形金属中的内应力的方法是：A 低温回火 B 回复退火 C 再结晶退火 D 高温回火18 在热加工过程中，一般不发生：A 动态回复 B 动态再结晶 C 静态再结晶 D 加工硬化19 固态相变比液固相变困难的主要原因是：A 固态相变的温度低 B 固态相变时有应变能的额外增加C 固态相变时没有扩散 D 固态相变时有界面自由能的升高20 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 回火二、多项选择题（每题1分，共20分）1 下列对金属特性描述正确的是：A 有良好的延展性 B 有良好的导电性C 有良好的导热性 D 具有金属光泽2 下列对空间点阵描述正确的是：A 空间点阵中的点代表原子的中心 B 空间点阵中每一点周围的环境都相同C 有无限多种 D 可分属7个晶系3 固溶体材料中常见的组成相，下列描述正确的是：A 固溶体的结构与溶剂相同 B 固溶体的溶质原子只能占据溶剂的间隙位置C 固溶体中的原子可形成有序分布 D 溶质原子的固溶度是有限的4 空位是晶体中一种典型的点缺陷，下列说法正确的是：A 在点阵中形成拉应力场 B 在一定温度下没有一定的平衡浓度C 使电阻增大 D 可提高屈服强度5 位错是晶体中的线缺陷，实际上位错：A 是晶体滑移区与未滑移区的边界 B 是一个管道状缺陷区C 可以在晶体内部中止 D 是一种热力学平衡的缺陷6 面缺陷包括：A 表面 B 晶界 C 相界 D 溶质原子7 下列对金属结晶描述正确的是：A 包括形核长大两个过程 B 温度低于熔点才能进行C 需要能量起伏 D 需要结构起伏8 细化金属铸件晶粒的方法有：A 提高过冷度 B 变质处理 C 振动和搅拌 D 高温慢速浇铸9 二元相图中有一些重要的几何规律，主要有：A 相邻相区的相数差1 B 三相平衡区是一条水平线C 相图中两条水平线之间是两相区 D 单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区10 共晶系合金在快速冷却条件下，可得到：A 伪共晶组织 B 不平衡共晶组织C 离异共晶组织 D 包晶组织11 Fe-Fe3C相图中有三条水平线，它们表示的相变是：A 合晶转变 B 包晶转变 C 共晶转变 D 共析转变12常见的铸锭三区包括：A 细晶区 B 等轴晶区 C 微晶区 D 柱状晶区13 金属塑性变形的主要方式有：A 滑移 B 攀移 C 孪生 D 扭折14 多晶体塑性变形与单晶体塑性变形的不同之处是：A 多晶体塑性变形不能以孪生的方式进行 B 多晶体塑性变形时有晶粒的阻碍作用C 多晶体塑性变形需要晶粒间的变形协调 D 多晶体的塑性变形能力较差15 金属的塑性变形将使其组织和性能发生变化，如：A 晶粒被拉长 B 强度、硬度升高C 位错密度降低 D 抗蚀性下降16 为提高金属的强度，可采取下列措施：A 固溶处理 B 弥散处理 C 制造单晶 D 细化晶粒17 再结晶退火常用于恢复冷变形金属的变形能力，下列描述正确的是：A 再结晶可使冷变形金属恢复到变形前的状态 B 再结晶包括形核长大两个过程C 再结晶使金属晶格类型发生了变化 D 再结晶的驱动力是变形储存能18 钢的渗碳在奥氏体中而不在铁素体中进行，是因为：A 奥氏体中的间隙大 B 奥氏体的温度高C 奥氏体中碳的饱和溶解度大 D 奥氏体的间隙总量多19 描述奥氏体化后晶粒大小的参数主要有：A 起始晶粒度 B 终了晶粒度 C 本质晶粒度 D 实际晶粒度20 马氏体高强度高硬度的主要原因是：A 固溶强化 B 相变强化 C 时效强化 D 形变强化选择题: （每题1分）1 当加热到A3温度，亚共析钢中的奥氏体转变为铁素体，这种转变可称为（ ）。A同素异晶转变B. 重结晶 D. 再结晶E. 结晶2 若面心立方晶体的晶格常数为a，则其八面体间隙（ ）。A 是不对称的B. 是对称的 C. 位于面心和棱边中点 D. 位于体心和棱边中点3.在912 （其晶格常数为0.02464nm）转变为 （其晶格常数为0.0486nm）时的休积（ ）。A膨胀；B收缩；C不变；D不能确定4.渗碳体是一种（ ）A间隙相；B金属化合物；C 间隙化合物D固溶体5.六方晶系的100晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（ ）。A ；B ；C ；D1负210；6.晶面（110）和（1负11）所在的晶带，其晶带轴的指数为（ ）A 负112 B 1负12 C 02负1D0负127.对于平衡状态下的亚共析钢，随着含碳量的增加，其A硬度，强度均升高B。硬度下降，塑性升高C塑性，韧性均下降D。强度塑性均不变8. 固溶体合金与共晶合金相比，固溶体合金通常具有如下特性A铸造性好B。锻造性好C。焊接性好D。机械加工性好9含碳量1的碳钢平衡结晶到室温，则在室温下该合金中A相组成物为铁素体和渗碳体B。组织组成物是铁素体和二次渗碳体C珠光体含量为96 D 铁素体总含量为85%10为获得细小的晶粒的铝合金，可采用如下工艺A固溶处理B变质处理C调质处理D冷变形和中间退火11. 经冷变形的金属随后加热到一定温度将会发生回复再结晶，这是一个A低位错密度的晶粒取代高位错密度的晶粒的过程B也是一个形核和长大的过程C 是一个典型的固态相变的过程D也是重结晶过程12 . 下贝氏体是A含碳量饱和的单相铁素体B呈现竹叶状C呈现羽毛状 D含碳过饱和的片状铁素体和碳化物组成的复相组织13 铸铁和碳钢的主要区别在于组织中是否有A渗碳体B珠光体C铁素体D莱氏体14调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式A一种多晶形转变B形核和长大的过程C无形核的直接长大过程D一种固溶体分解位成分不同而结构相同的两种固溶体15 碳渗入- Fe中形成间隙固溶体，成为A铁素体 B 奥氏体 C马氏体D 索氏体16 通常情况下，随回火温度的升高，淬火钢的A强度下降 B 硬度下降 C 塑性提高 D 韧性基本不变17 影响固溶度的主要因素有A溶质和溶剂原子的原子半径差B 溶质和溶剂原子的电复性差C 溶质元素的原子价D电子浓度18 具有光滑界面的物质在负的温度梯度下长大时A以二维晶核方式长大B 以螺旋方式长大C 以垂直方式长大D 呈现树枝状结晶19 利用三元相图的变温界面图可以A 确定三元合金平衡相的成分B 定性分析三元合金的平衡结晶过程C确定平衡相的含量C应用杠杆定律和重心法则20 马氏体具有高强度的原因A固溶强化 B相变强化C 时效强化D 细晶强化三、判断正误(每小题1分，共10分)正确的在括号内画“”， 错误的画“”1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 ( )2.作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 ( )3.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。 ( )4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。 ( )5.固溶体凝固形核的必要条件同样是GB 0、结构起伏和能量起伏。 ( )6.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 ( )7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 ( )8.塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。 ( )9.和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。 ( )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。 ( )（1）在钢中，随含碳量的增加，珠光体的相对量也不断增加。（ ）（2）钢中铁素体与奥氏体的本质区别在于含碳量不同。（ ）（3）平衡状态下,在碳钢中，随含碳量的增加，强度、硬度均随之增加。（ ）（4）珠光体是单相组织。（ ）（5）亚共析钢的基本相是铁素体和珠光体。（ ）（6）扩散是原子的定向移动。（ ）（7）金属铸件可通过再结晶退火细化晶粒。（ ）（8）再结晶虽包含形核和长大过程，但它不是一个相变过程。（ ）（9）点缺陷是热力学上平衡的缺陷（ ）。（10）一条弯曲位错线，其各部分的柏氏矢量都相同（ ）。（11）不平衡凝固时，固界面上固、液相的平衡不符合相图所表示的平衡关系。（ ）（12）只有在负温度梯度下，合金凝固才能形成树枝状晶。（ ）（13）在多晶体的塑性变形过程中，其各晶粒的变形是独立的。（ ）（14）热加工是指在高温状态下进行的加工过程。（ ）（15）材料中的晶粒越细，其强度越高，其塑性就越低。（ ）（16）原子的扩散只能由高浓度处向低浓度处进行。（ ）（17）固态相变时新相晶核往往优先在晶体缺陷处形成。（ ）（18）体心立方金属的滑移系总数比面心立方多，因而其塑性也比面心立方金属好。（ ）（19）一种材料中只能存在一种结合键。（ ）（20）可以利用三元相图的变温截面图，分析合金相和成分变化。（ ）判断题：1 过冷度越大，形核率与线长大速率的比值越大，则获得的晶粒越细小。（）（2分）2 金属以及合金由液态转变为固态的过程称为结晶，是一个典型的相变过程。（）（2分）3 金属铸件可以通过再结晶退火来达到细化晶粒的目的。4 回复退火可以有效的消除冷变形金属的内应力。5 几乎所有的钢都会产生第一类回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此类脆性。（）（2分）1 画出Fe-C相图，标明多相区的相，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体，共析渗碳体形成条件，组织结构，晶体结构有什么相同点和不同点?合金中的二次渗碳体的最大含量多少？（15分）2（20分）判断题(1)属于同一种空间点阵的晶体可以具有不同的晶体结构（2）一个位错环不可能处处都是螺位错，也不可能处处都是刃位错。（3）致密度高的密排金属作为溶剂形成间隙固溶体时，其溶解度总比致密度低的金属小。（4）非共晶成分的合金，经较快冷却而形成的全部共晶组织称为伪共晶。（5）液态金属结晶时，形成临界晶核时体积自有能的减少只能补偿新增表面能的1/3.（6）单晶体的临界分切应力主要取决于晶体的类型及纯度，而与外力的大小和取向无关。（7）强化金属材料的各种手段，其出发点都在于制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍。（8）一般情况下，高纯金属比工业纯度金属更容易发生再结晶。（9）纯金属经同素异构转变后，会产生组织和结构方面的变化。（10）调幅分解过程中发生溶质原子的上坡扩散。6.（15分）(1)用晶向和晶面指数的组合写出面心立方，体心立方及密排六方金属的全部滑移系。（2）在面心立方晶体的单位晶胞中画出一个滑移系，并标出晶面晶向指数。3.在立方晶体中画出以下晶面和晶向：【112】，【210】，（102）（112）6.分别列出对纯金属和合金可能采取的强化机制。8.850摄氏度渗碳与950摄氏度渗碳相比，优点是热处理后产品晶粒细小。a)计算上述两个温度下碳在r-Fe中的扩散系数，已知D0=2.0*10-5m2/s Q=140*103J/mol.。b）850摄氏度渗碳需用多长时间才能获得950摄氏度渗碳5小时的渗层厚度（不同温度下碳在r-Fe 中的溶解度的差别可忽略） 1. 为什么过冷度是液态合金结晶的驱动力？ 结晶过程的发生必须是液相的自由能高于固相的自由能，液相金属与固相金属自由能之差即为结晶的驱动力，要获得结晶过程所必需的驱动力，一定要使实际结晶的温度低于理论结晶温度，即要有一定的过冷度，才能满足热力学条件。1. 液态合金凝固时的热过冷和成分过冷有何区别？成分过冷对单相合金晶体生长方式有何影响？ 答题要点： 热过冷液态凝固时所需过冷完全由传热所提供。 成分过冷：凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。 成分过冷对单相合金晶体生长方式影响： (1) 无“成分过冷”的平面生长。当单相合金晶体生长条件符合： 界面前方不产生成分过冷。界面将以平向生长方式生长。宏观平坦的界面是等温的，以恒定的平衡成分向前推进。获得成分完全均匀的单相固溶体柱状晶甚至单晶体。 (2) 窄成分过冷区的胞状生长。当单相合金晶体生长符合条件：时，界面前方产生一个窄成分过冷区，晶体生长以胞状晶方式生长。 (3) 较宽成分过冷区的柱状树枝晶生长。随着界面前方成分过冷区加宽，凸起晶胞将向熔体伸展更远；原来胞晶抛物状界面逐渐变得不稳定。晶胞生长方向开始转向优先的结晶生长方向，胞晶的横向也将受晶体学因素的影响而出现凸缘结构，当成分过冷加强时，凸缘上又会出现锯齿结构即二次枝晶。将出现二次枝晶的胞晶称为胞状树枝晶，或柱状树枝晶。 (4) 宽成分过冷区的自由树枝晶生长。当固一液界面前方液体中成分过冷的最大值大于液体中非均质生核所需要的过冷度T异时,在柱状枝晶生长的同时，界面前方这部分液体将发生新的形核过程，导致晶体在过冷的液体中自由成核生长，并长成树枝晶，这称为自由树枝晶，此后的凝固过程便是等轴晶不断向液体内部推进的过程。 1.在晶格常数为a的面心立方晶胞中，画出111晶面族的全部晶面并标出各自的晶面指数，计算面间距。（12）3. 含碳量为百分之3.5的铁碳合金，在室温时由哪两个相组成？各占的重量百分数是多少？并计算室温时珠光体和莱氏体的百分含量。（12）1.画出面心立方体的（111）和（100）面，计算面间距和面密度。证实晶面的间距越大，原子面密度越高。（15）6.（1）.如果不考虑畸变能，第二相粒子在晶内析出是何形态？在晶界析出呢？（2）如果不考虑界面能，析出物为何形态？是否会在晶界优先析出呢？（12）3. 铸件典型宏观组织是由哪几部分构成的，它们的特征和形成机理如何？答题要点： 铸件典型宏观组织是由表面细晶粒区、柱状晶区和内部等轴晶区三个部分构成的，他们的特征分别是：表面细晶粒区。是紧靠铸型壁的激冷组织，也称激冷区，由无规则排列的细小等轴晶所组成。柱状晶区。由垂直于型壁（沿热流方向）彼此平行排列的柱状晶粒所组成。内部等轴晶区。由各向同性的等轴晶组成。等轴晶的尺寸比表面细晶粒区的晶粒尺寸粗大。各区的形成机理如下：表面细晶粒区的形成。铸型壁附近熔体受到强烈的激冷作用而大量形核，形成无方向性的表面细等轴晶组织，也叫“激冷晶”。此区形成的前提条件是，抑制铸件形成稳定的凝固壳层，凝固壳层形成，界面处晶粒单向散热，则晶粒逆热流方向择优生长而形成柱状晶。柱状晶主要是从表面细晶粒区形成并发展而来的，稳定的凝固完层一旦形成，处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，便转而以枝晶状延伸生长。由于各技晶主干方向互不相同，那些主干与热流方向相平行的枝晶，较之取向不利的相邻枝晶生长得更为迅速它们优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长。在逐渐淘汰掉取向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。内部等轴晶区的形成，是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。2. 简述纯金属晶体宏观长大方式。 晶体的宏观长大方式有平面生长方式和树枝晶生长方式。当固液界面前方液体中的为正温度梯度时，界面前方液体的过冷区及过冷度很小，晶体生长时凝固潜热的析出方向同晶体生长方向相反，一旦某一晶体生长伸入液相区就会被重新熔化，导致晶体以平面方式生长。当固液界面前方液体中的为负温度梯度时，界面前方液体的过冷区较大，界面上凸起的晶体将快速伸入过冷液体中，成为树枝晶生长方式。3. 影响铸件凝固方式的因素有哪些？ 影响铸件凝固方式的因素有二，一是合金的化学成分；二是铸件断面上的温度梯度。纯金属和共晶成分的合金，凝固区TL-TS0，属层状凝固；当合金的液相线温度和固相线温度相差很大时，此时凝固范围很宽，则称为体积凝固方式或称糊状凝固方式。但是，若温度梯度较小时，铸件的凝固方式由层状变成糊状的凝固方式。四、简答1、简述工程结构钢的强韧化方法。（20分）2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分）3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450850保温时会产生晶间腐蚀？如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀？4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近？5、什么是交滑移?为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能？6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类？固溶体在材料中有何意义？7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在？8、应变硬化在生产中有何意义？作为一种强化方法，它有什么局限性？9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么？10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。11、枝晶偏析是怎么产生的？如何消除？12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？14、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在-Fe相区中进行？若不在-Fe相区进行会有什么结果？17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理？若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理？19、位错密度有哪几种表征方式？20、淬透性与淬硬性的差别。21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。22、马氏体相变的基本特征？（12分）23、加工硬化的原因？（6分）24、柏氏矢量的意义？（6分）25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象？（8分）26、已知916时，-Fe的点阵常数0.365nm，（011）晶面间距是多少？（5分）27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式？（4分）28、影响成分过冷的因素是什么？（9分）29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么？（9分）30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分）31、某晶体的原子位于四方点阵的节点上，点阵的a=b，c=a/2，有一晶面在x，y，z轴的截距分别为6个原子间距、2个原子间距和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。32、证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633。33、立方晶系的(111)，(110)，(123)晶面族各包含多少晶面，写出它们的密勒指数。34、说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位错的类型？35、简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。36、为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？37、共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程有什么影响？38、提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最重要的合金元素？39、何为位错反应？如何判断一个位错反应能否进行？40、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。41、分析金属冷变形度的大小对再结晶晶粒尺寸的影响，说明原因。42、简述成分过冷的形成以及成分过冷对固溶体生长形态的影响。43、位错增值机理1.提高金属材料强度的途径有哪些?细晶强化、固溶强化、加工硬化、沉淀强化、弥散强化等。细晶强化、固溶强化、加工硬化、复相强化、弥散强化（时效强化）。答：加工硬化：是随变形使位错增殖而导致的硬化； 细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。该强化机制是唯一的同时增大强度和塑性的机制。 弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。 复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。 固溶强化：由于溶质原子对位错运动产生阻碍。包括弹性交互作用（柯氏气团）、电交互作用（玲木气团）和化学交互作用。二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。写出立方晶系空间点阵特征。 （10分）立方晶系中（111）面、（435）面图略。立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, =90。也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。（10分）分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。4，合金熔点低，温度梯度小。5，搅拌或加孕育剂。四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。（10分）frank-read源机制，图略见课本。滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力 作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。在应力 作用下，继续重复前面1-4过程。五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（10分）一维下，J=-D；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量， D：扩散系数， ：浓度梯度， ：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。3，第三组元，可对二元扩散有不同影响 ，如Mo、W降低C在r-Fe中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。4，晶体结构，低对称性的晶体结构中，存在扩散的各向异性，如六方结构晶体，平等与垂直于基面的扩散系数不同。5，熔点，同一合金系中，同一温度下熔点高的合金中扩散慢，熔点低的扩散快。六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。（10分）随退火温度的升高或时间延长，出现亚晶合并长大，再结晶武术及长大，无位错的等轴再结晶晶粒取代长条状高位错密度的形变晶粒，然后是晶粒正常长大。储存能逐渐被释放，硬度及强度下降，伸长率上升，电阻降低，密度提高。再结晶时各种性能变化都比回复时强烈得多。七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（10分）相同点：都是相变，由形核、长大组成。临界半径，临界形核功形式相同。转变动力学也相同。不同之处：形核阻力中多了应变能一项，千万固态相变的临界半径及形核功增大，新相可以亚稳方式出现，存在共格，半共格界面，特定的取向关系，非均匀形核。八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（10分）包晶反应：L（0.53%C）+-Fe(0.09%C)-Fe(0.17%C)共晶反应：L(4.3%C)-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C)共析反应：-Fe(0.77%C)-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。（10分）凝固时形核的驱动力，是新、旧化学位差，再结晶驱动力只是形变储存能。凝固常是均匀形核，再结晶形核在现有的形变不均匀区，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周围。凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可有特定取向关系。十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。（10分） （单考生做）含碳0.12%的钢，由液相冷却时，先形成铁素体，到1495包晶温度，部分进行包晶反应；新相奥氏体在已生成的铁素体上形核并向铁素体和液相中生长。反应后是两相组织铁素体+奥氏体，图略。铁素体相对量为：(0.17-0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。继续冷却得到单相奥氏体。十一.简述铸锭的宏观偏析。（10分）（单考生做）宏观偏析：正常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分配系数先析出的含溶质低，后凝固的含溶质多。因铸锭尺寸大，由表面到中心成分不均匀，偏析出现在宏观尺度上，称宏观偏析。反常偏析：仍遵守分配系数关系，只是形成大量枝晶后，富集溶质的液相会沿枝晶间的通道逆向反流到先凝固的铸锭表面附近，千万由表面到中心成分分布的反常。比重偏析：是凝固时，固相与液相比重不同，而沉积或漂浮，从而造成铸锭下端与上端成分的不均匀，也是宏观尺度。十二.简述金属晶体中缺陷的类型。（10分）（单考生做） 按尺寸分为：点缺陷，如溶质、杂质原子、空位；线缺陷，如位错；面缺陷，如各种晶界、相界、表面等；体缺陷，如孔洞、气泡等。体缺陷对材料性能是绝对有害的。2.简述二元系中共晶反应、包晶反应和共析反应的特点；并计算其各相平衡时的自由度。（12）二，共晶反应是：液相同时凝固出两个不同成分的固相相互配合生长，一般长成片层状。共析与共晶相似，只是母相是固相，即一个固相同时生成另两个不同成分的固相。包晶反应是：液相与一个固相反应生成另一个固相，新生成的固相包住原有的固相，反应需要固相中的扩散，速度较慢。这三种反应出现时，自由度都是0，即三相成分固定，温度也固定。3.什么是点阵参数？正方晶系和立方晶系的空间点阵特征是什么？画出立方晶系中（1 2 -3）的晶面。（12）点阵参数是描述点阵单胞几何开关的基本参数，由六个参数组成，即三个边长a、b、c和它们之间的三个夹角、。正文晶系的点阵参数特征是abc，=90。立方晶系的点阵参数特征是a=b=c，=90立方晶系中(123)的晶面特征图略。4.凝固过程中形核和长大与再结晶过程中形核和长大主要区别是什么？简述再结晶过程中核心的产生方式。（12）凝固时形核和长大的驱动力是新、旧相化们差，再结晶器形核和长大的驱动力只是形变储存能。凝固时的形核常为均匀形核；再结晶形核常在现有的形变不均匀区中，如晶界附近、切变带、形变带、第二相粒子周围；凝固长大时与母相不会有取向关系，再结晶长大时可能有一定的取向关系。再结晶核心产生方式：1，原有晶界推移成核，也称应变诱导晶界迁移式形核；2，亚晶成核，即通过亚晶合并或长大形成新晶粒。5.简述菲克第一定律和菲克第二定律的含义，写出其表达式，并标明其字母的物理含义。（12）6.简述晶界和晶粒大小对多晶体范性变形的作用与影响。（12）多晶中，每个晶粒与周围相邻晶粒取向不同，滑移开始的早晚不同，滑移系数目也不同；晶粒间的协调是靠有足够的独立滑移系的开动来实现的，即某一晶粒在一特定力轴作用下，取向因子大的滑移系先开动，当相邻晶粒相接触的区域受到周围晶粒的影响而不能自己主滑移系开动进行形变时，可开动次生的、新的滑移系，以协调各种复杂的形变方式；FCC/BCC结构都有5个独立滑移系，可实现任一种方式的形变。晶界两侧滑移面不平等，晶界一方面是位错运动的障碍，造成位错塞积和强化；同时要求晶界附近多系滑移的出现，以协调晶界两侧的形变。晶粒大小对形变的影响是：晶粒细小，整个晶粒可较形变均匀，不同的滑移系组合少；晶粒粗大时，形变过程中晶内不同区域不能相互协调，要求不同的滑移系组合并开动，常常出现晶粒“碎化”，即一个大晶粒，随形变的进行“碎化”成几部分，不同部分内有不同的滑移系开动。对性能的影响到遵循hall-petch关系s=0+Kd-1/2 即晶粒越细，晶界越多晶界对运动位错阻碍越显著，提高强度幅度越大。7.什么是一次带状组织和二次带状组织？分析一次带状组织和二次带状组织形成的原因。（12）一次带状组织是凝固时形成枝晶，热轧后成带状而产生的；在CuCl浸蚀下，黑色条带是枝晶干（含溶质不），白色条带常是富集杂质的枝晶间，也称原始带状。二次带状是固态转变的产物，在硝酸酒精浸蚀下，白色带状是先共析铁素体，黑色带状是珠光体，也称显微带关组织。只有在一次带状的基础上才会产生二次带状。这些带状都与元素的偏析和夹杂物的特殊分布有关。8.画出Fe-C相图，标明Fe-C相图中各点的温度和含碳量。（12）9.简述固态相变的一般特点。（12）（统考生做，单考生不做）1，相变阻力中多了应变能一项。2，形核方面：非均匀形核，存在特定的取向关系，常为共格或半共格界面。3，生长方面：出现惯习现象，即有脱溶贯序；特殊/规则的组织形态，如片状、针关。4，有亚稳相出现以减少相变阻力。10.简述凝固过程的宏观特征，叙述凝固过程中晶体成长的机理。（12） （统考生做，单考生不做）凝固时宏观特征是：要有一定的过冷度，会放出明显的结晶潜热。成长机理有三种：连续式成长、二维形核及借助台阶侧向生长、借螺旋位错生长。11.什么是固溶体？影响固溶体的原因有哪些？固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？（12）（统考生做，单考生不做）溶质原子原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固体；溶剂的点阵类型被保留。影响固溶度的因素有：1，原子尺寸因素。当溶剂、溶质原子直径尺寸相对差小于15%时，有大的代位溶解度。2，负电性因素。溶剂、溶质的负电性差越小溶解度越大，一般小于0.40.5%会有较大溶解度。电子浓度因素。有两方面的含义：一是原子价效应，即同一溶剂金属，溶质的原子价越高，溶解度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶入低价溶剂时的溶解度高于相反的情况。特点是：固溶体中有点阵畸变（强度、硬度会提高）而造成点阵常数变化；出现原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶体。固溶体的结构变化：点阵畸变，点阵常数变化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶体。力学性能变化：硬度、强度提高，塑性下降，物理性能变化：电阻加大，导电率下降。12. 列举三种增加凝固过程中核心数的方法，简要分析其增加核心数的原因。（12）（统考生做，单考生不做）1，提高冷却速度从而加大了过冷度。相变驱动力加大，提高了形核率。2。加孕育剂。提供大量的非均匀形核地点，提高了形核率，降低了形核位垒。3，机械或电磁搅拌。将枝晶振碎增加核数目或加强热满打满算能量落，提高了，形核率。13.简述含碳量为0.25%的钢的结晶过程和固态组织转变过程。（12）（统考生做，单考生不做）如图所示。由液相先凝固出铁素体，在1495进行包晶反应，生成奥氏体；继续冷却，由生产剩余的液相再次析出奥氏体，然后变成单相奥氏体。冷至约800，从奥氏体中析出先共析铁素体，在727进行共析反应，形成珠光体，最后得到铁素体加珠光体组织。14.简述连续脱溶和不连续脱溶的含义。（12）（统考生做，单考生不做）连续脱溶：随新相生成，母相成分连续的由过饱和态转变到饱和态。不连续脱溶：也称胞状脱溶，此时在母相和新生成的a