材料科学基础习题集新

1、第一局部：习题集?材料科学根底?复习思考题第一章：材料的结构解释以下根本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化.二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是,.体物质具有以下三个特点,分别是4、三种常见的金属晶格分别为5、体心立方晶格中,晶胞原子数为的关系为,配位数是晶向为,密排晶面为,四面体间隙个数为属有.6、面心立方晶格中,晶胞原子数为的关系为,配位数是晶向为,密排晶面为,四面体间隙个数为属有.7、 密排六方晶格中,晶胞原子数为的关系为,配位数是晶向为,密排晶面为排列的固体物质称为晶体,晶

2、,.,和.,原子半径与晶格常数,致密度是,密排,晶胞中八面体间隙个数为,具有体心立方晶格的常见金,原子半径与晶格常数,致密度是,密排,晶胞中八面体间隙个数为,具有面心立方晶格的常见金2、金属原子的特点是最外层电子数,且与原子核引力因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成.3、我们把原子在物质内部呈,原子半径与晶格常数,致密度是,密排,具有密排六方晶格的常见金属有.8、合金的相结构分为两大类,分别是和.9、固溶体根据溶质原子在晶格中所占的位置分为和,根据固溶度分为和,根据溶质原子与溶剂原子相对分布分为和.10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有、.11、金属化合物中间相分为以下四类,分别是,

3、.12、金属化合物中间相的性能特点是：熔点、硬度、脆性,因此在合金中不作为相,而是少量存在起到第二相作用.13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为,.14、如果用M表示金属,用X表示非金属,间隙相的分子式可以写成如下四种形式,分别是,.15、Fe3C的铁、碳原子比为,碳的重量百分数为,它是的主要强化相.三、作图表示出立方晶系123、421等晶面和0211、346等晶向.四、立方晶系的111晶面构成一个八面体,试作图画出该八面体,并注明各晶面的晶面指数.五、某晶体的原子位于正方晶格的结点上,其晶格常数a=b.今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别为5个原子间距、2个原子间距和3

4、个原子间距,求该晶面的晶面指数.六、体心立方晶格的品格常数为a,试求出100、110、111晶面的面间距大小,并指出面间距最大的晶面.七、面心立方晶格的晶格常数为a,试求出100、110、111晶面的面间距大小,并指出面间距最大的晶面.八、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞,并求出它的晶格常数.九、证实理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633.十、试证实面心立方晶格的八面体间隙半径r=0.414R,四面体间隙半径r=0.225R;体心立方晶格的八面体间隙半径;晶向的r=0.154R,晶向的r=0.633R;四面体间隙半径r=0.291R,R为原子半径.H一、a设有一钢球模型,球的直径不变,当

5、由面心立方品格转变为体心立方晶格时,试计算其体积膨胀.b经x射线测定,在912c时,丫-Fe的晶格常数为0.3633nm,a-Fe的晶格常数为0.2892nm,当由丫-Fe转变为a-Fe时,试求其体积膨胀,并与a相比拟,说明其差异的原因.o十二、铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm,分别求1cm3中铁和铜的原子数.十三、Ni的晶体结构为面心立方结构,其原子半径为r=0.1243nm,试求1cm3中Ni的原子数.十四、.Mo的晶体结构为体心立方结构,其晶格常数a=0.31468nm,试求Mo的原子半径r.十五、Cu具有面心立方结构,其原子半径为r=0.1278nm,试求

6、Cu的密度Cu的相对原子量为63.5十六、试计算体心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度,并指出其最密排晶面和最密排晶向.提示：晶面的原子密度为单位面积上的原子数,晶向的原子密度为单位长度上的原子数.十七、试计算面心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度,并指出其最密排晶面和最密排晶向.十八、求金刚石结构中通过0,0,0和3/4,3/4,1/3两碳原子的晶向指数,及与该晶向垂直的晶面指数.十九、求121与100决定的晶带轴与001和111所决定的晶带轴所构成的晶面的晶面指数.二十、计算立方系321

7、与120及111与 111 之间的夹角.二H一、.a算出fcc和bcc晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小,用原子半径R表示,并注明间隙中央坐标；b写出溶解在丫Fe中C原子所处位置,假设此类位置全部被C原子占据,那么问在此情况下,yFe能溶解多少重量百分比的C?而实际上碳在铁中的最大溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？二十二、为什么-Fe的溶碳水平远大于-Fe的溶碳水平？二十三、Na+和Cl-的离子半径分别为0.097nm,0.181nm,NaCl具有面心立方点阵,试求其配位数、晶格常数及致密度.二十四、渗碳体Fe3C是一种间隙化合物,它具有正交点阵结构,其点阵常数a=0.4514nm

8、,b=0.508nm,c=0.6734nm,其密度p=7.66g/cm3试求每单位晶胞中Fe原子与C原子的数目？二十五、试计算金刚石结构的致密度.第二章：晶体缺陷解释以下根本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克-瑞德源、派-纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、位错反响、扩展位错、外表能、界面能、对称倾侧晶界、共格界面、非共格界面、内吸附.二、填空题1、根据几何尺寸分类,晶体中存在三种缺陷,分别是,.2、晶体中点缺陷主要表现形式有,和.3、位错有两种根本类型,分别是,.4、刃型位错的柏氏矢量与位错线,螺型位错的柏氏矢量与位错线

9、.5、柏氏矢量代表晶体滑移的和,也表示位错线周围总量的大小.6、位错的运动有两种,分别是和,刃型位错的柏氏矢量与其垂直的位错线所构成的平面称为,对于一条刃型位错而言,该面是唯一的,故不可能产生运动.7、体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的单位位错的柏氏矢量分别可表示成、和.8、面心立方晶体中有两种重要的不全位错,柏氏矢量分别为,.9、晶体的面缺陷主要包括,.10、具有不同结构的两相之间的界面称为,该界面有三种,分别是,和.三.在Fe中形成1mol空位的能量为104.675J,试计算从20c升温至850时空位数目增加多少倍？四、指出以下图各段位错的性质,并说明刃型位错局部的多半原子面.六、

10、面心立方晶体中,在111面上的单位位错b=a/2110,在111面上分解为两个肖克莱不完全位错,请写出该位错反响,并证实所形成的扩展位错的宽度由下式给出：七、单位位错a/2101能与肖克莱不完全位错a/6121相结合形成弗兰克不全位错,试说明：1新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量.2判断此位错反响能否进行？3这个位错为什么称固定位错？八、判定以下位错反响能否进行？假设能进行,试在晶胞上作出矢量图.九、试分析在111面上运动的柏氏矢量为b=a/2110的螺型位错受阻时,能否通过交滑移转移到111,111,111面中的某个面上继续运动？为什么？十、柏氏矢量的大小为b=0.25nm,如果对称倾侧晶界的

11、取向差8=1和10,求晶界上位错之间的距离.从计算结果可得到什么结论？十一、根据晶粒的位向差及其特点,晶界有那些类型？有何特点属性？第三章：纯金属的凝固解释以下根本概念结晶、过冷、过冷度、结构起伏、能量起伏、均匀形核、非均匀形核、临界晶核半径、临界晶核形核功、形核率、变质处理、光滑界面、粗糙界面、树枝晶、柱状晶、等轴晶、单晶、非晶、微晶、准晶、多晶体.二、填空题1、金属结晶一般发生在理论结晶温度以下,这种现象称为,理论结晶温度与实际结晶温度的差值叫做,冷却速度越大,那么越大.2、金属结晶过程是一个不断和的过程,直至液体耗尽为止.假设由一个晶核长成的晶体叫做,多个晶核长成的晶体叫做.3、要获得结

12、晶过程所必须的驱动力,一定要有,过冷度,液固两相自由能差值,驱动力,临界晶核半径,临界晶核形核功,形核率,结晶后越细小.4、在过冷液体中,会出现许多尺寸不同的原子小集团称为,只有当原子小集团的半径大于时,才可作为晶核而长大.5、在形核时,系统总自由能变化是降低和增加的代数和,前者是形核的,后者是形核的.6、均匀形核时,临界晶核形核功与过冷度的关系可表达成,它说明当形成临界尺寸晶核时,体积自由能补偿外表能的,尚有外表能没有得到补偿,需依靠.7、非均匀形核时,其形核功大小与润湿角有关,当=00时,AGx,当=900时,AG非=,当=1800时,AG非=.说明润湿角越小,对形核越.8、晶核长大与液固

13、界面结构有关,一般粗糙界面以方式长大,而光滑界面以方式长大.9、为获得细晶粒,在金属结晶时通常采用,和等方法.10、金属铸锭一般由三个晶区组成,外表为,中间为,心部为.11、非均匀形核时临界球冠半径与均匀形核临界晶核半径,但非均匀形核的晶核体积比均匀形核时,当过冷度相同时,形核率,结晶后晶粒.12、金属结晶时形核方式有中常已方式形核.三、a设为球形晶核,试证实均匀形核时,形成临界晶粒的AGK与其体积VK之间的关系式为b当非均匀形核形成球冠形晶核时,具AGK与V之间的关系如何？四、如果临界晶核是边长为aK的正方体,试求出其AGK与aK的关系.为什么形成立方体晶核的AGK比球形晶核要大？五、为什么

14、金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？六、试比拟均匀形核与非均匀形核的异同点,说明为什么非均匀形核往往比均匀形核更容易进行.七、在其它条件相同时,试比拟以下铸造条件下金属晶粒尺寸大小,并说明为什么？1、砂型铸造与金属型铸造2、铸薄壁件与铸厚壁件3、高温浇注与低温浇注八、说明晶体成长形状与温度梯度的关系,分析在负温度梯度下,金属结晶出树枝晶的过程.,在实际铸造生产九、简述三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点.十、为了得到兴旺的柱状晶区应该采取什么举措？为了得到兴旺的等轴晶区应该采取什么举措？其根本原理如何？十一、考虑在一个大气压下液态铝的凝固,对

15、于不同程度的过冷度,即：AT=1,10,100和200C,计算：a临界晶核尺寸；b从液态转变到固态时,单位体积的自由能变化AGv从液态转变到固态时,临界尺寸r*处的自由能的变化AGv铝的熔点Tm=993K,单位体积熔化热AHf=1.836109J/m3,固液界面自由能衿93J/m2,原子体积V0=1.6610-29m3.十二、液态纯锲在1.1013X05Pa1个大气压,过冷度为319c时发生均匀形核.设临界晶核半径为1nm,纯锲的熔点为1726K,熔化热AHm=18075J/mol,摩尔体积Vx=6.6cm3/mol,计算纯锲的液-固界面能和临界形核功.十三、指出以下各题错误之处,并改正之.（

16、 1）所谓临界晶核,就是体系自由能的减少完全补偿外表能增加时的晶胚大小.（ 2）在液态金属中,但凡涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核,但是只要有足够的能量起伏提供形核功,还是可以形核.（ 3）论温度分布如何,常用纯金属都是以树枝状方式生长.十四、何谓非晶态金属？简述几种制备非晶态金属的方法.非晶态金属与晶态金属的结构和性能有什么不同？第四章：二元相图一、解释以下根本概念组元、相、化学位、成分过冷、平衡分配系数、自由度、相律、同素异晶转变、匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、包析转变、熔晶转变、偏晶转变、合晶转变、组织、伪共晶、离异共晶、枝晶偏析、比重偏析、正偏析、反偏析、区域偏析、区域

17、提纯、铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体、变态莱氏体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体.二、填空题1、相律是表示平衡条件下,系统的自由度数、 数和之间的关系,根据相律可知二元系最大的平衡相数是.2、在二元合金相图中,根据相律,两个单相区必然交于点,两个单相区之间必然存在一个相区,三相平衡时,系统的自由度等于,说明转变和三个相的都是恒定的.3、二元合金相图杠杆定律只适用于区,当二元系处于两相平衡时,可根据杠杆定律确定两平衡相的和计算两平衡相的4、固溶体合金在结晶时也遵循形核长大规律,形核时也需要起伏、起伏,还需起伏.5、同纯金属相比,固溶体合金结晶的特点是结晶,其结晶常发生在一定的区间内,始终进行

18、着溶质原子和溶剂原子的过程.6、枝晶偏析的大小与液相线与固相线间的有关,与溶质原子的有关,与结晶时的有关.7、固溶体合金在凝固时会产生成分过冷,成分过冷区的大小与结晶速度R有关,与界面前沿实际温度分布G有关,与溶质浓度Co大小有关,一般G,R,C0越容易产生成分过冷.8、固溶体合金在正的温度梯度下,因成分过冷区的大小不同,晶体形态可能出现,和.9、发生共晶反响时,因三相平衡,f=,此时这一转变是在温度下进行,三个平衡相的成分均.10、固溶体合金因选择结晶会产生偏析,亚共晶合金或过共晶合金因先析出相与液相间密度不同,会产生偏析,前者可通过退火消除,后者可通过依靠凝固过程中预防或减轻.11、合金的

19、铸造性能取决于液相线与固相线之间,其值越小,铸造性能,二元系具有成分的合金铸造性能最好.12、在二元系中,由一相分解为二相的三相平衡转变有,和.13、在二元系中,由二相转变为一相的三相平衡转变有,和.14、原合金成分不是共晶成分,经快速冷却形成的全部共晶组织,称为.15、铁素体是碳溶入中的固溶体,奥氏体是碳溶入中的固溶体,渗碳体是.16、奥氏体在1148时最大溶碳量可达,在727时奥氏体的溶碳量为.17、珠光体是反响的产物,它是由和组成的机械混合物.18、工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢的含碳量分别为,.19、亚共析钢、 共析钢、 过共析钢在室温下的平衡组织分别是 ,.20、在Fe-Fe3

20、c相图中HJB线、ECF线、PSK线分另称为,和.22、根据含碳量和组织特点,可将铁碳合金分为三大类,分别是,和.23、根据Fe-Fe3c相图计算的一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体最大可能含量分别为,和.24、变态莱氏体是和的机械混合物,由于含有大量的渗碳体,所以塑性,脆性,但是好.25、钢中的硫是有害元素,易造成钢的性,这是由于FeS能与形成低熔点的之故.26、在平衡冷却后,随含碳量的增加,钢的硬度,塑性和韧性.三、在正温度梯度下,为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长,而固溶体合金却能呈树枝状成长？四、何为合金平衡相图,相图能给出任一条件下合金的显微组织吗？五、有两个形状、尺寸均相同的cu-

21、Ni合金铸件,其中一个铸件的含锲量Ni=90%,另一铸件Ni=50%,铸后自然冷却.问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的举措.六、何为成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？七、共晶点和共晶线有什么关系？共晶组织一般是什么形态？如何形成？八、铋熔点为271.5和锑熔点为630.7在液态和固态时均能彼此无限互溶,Bi=50%的合金在520c时开始凝固出成分为Sb=87%的固相.Bi=80%的合金在400c时开始凝固处成分为Sb=64%的固相.根据上述条件,要求：(1)绘出Bi-Sb相图,并标出各线和各相区的名称.(2)从相图上确定含睇量为Sb=40%合金开

22、始结晶和结晶终了温度,并求出它在400c是的平衡相成分及其含量.九、根据以下实验数据绘出概略二元共品相图,组元A的熔点为1000C,组元B的熔点为700C;B=25%的合金在500c结晶完毕,并由 7313%的先共晶相a与 263%的(a+B)共晶体组成；B=50%的合金在500c结晶完毕后那么由40%的先共晶a相与60%的(a+B)共晶体组成,而此合金中的a相总量为50%.十、组元A的熔点为1000C,组元B的熔点为700C,在800c时存在包晶反响；a(B=5%)+L(CDB=50%)*B(B=30%);在600c时存在共晶反响：L(B=80%)B(B=60%)+丫(B=95%);在400

23、c时发生共析反响：B(CDB=50%)(coB=2%)+丫(B=97%).根据这些数据画出A-B二元相图.H一、在C-D二元系中,D组元比C组元有较高的熔点,C在D中没有固溶度.该合金系存在下述恒温反响：2600C3(wD45%)D(wD70%)4根据上述数据,绘出概略的CD二元相图.十二、A组元熔点600与B组元熔点500在液态无限互溶,固态时A在B中的最大固溶度质量分数为A=30%,室温时为A=10%.但B在固态和室温时均不溶于Ao在300c时,含CDB=40%的液态合金发生共晶反响.试绘出AB合金相图；试计算CDA=20%、CDA=45%、A=80%的合金在室温下组织组成物和相组成物的相

24、对重量.十三、假定需要用zn=30%的Cu-Zn合金和sn=10%的Cu-Sn合金制造尺寸、形状形同的铸件,参照Cu-Zn和Cu-Sn二元相图,答复下述问题：1哪种合金的流动性好？2哪种合金形成缩松的倾向大？3哪种合金的热裂倾向大？4哪种合金的偏析倾向大？十四、默画出FLFe3c相图,标注各点、线的名称、温度和成分,并标注各个区域的组织.十五、分析含碳量为0.2%、0.6%、1.2%的碳钢从液态冷却到室温的结晶过程,用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织,并分别计算室温下的相组成物及组织组成物的含量.十六、分析含碳量为3.0%?口4.7%的白口铸铁的平衡结晶过程,计算室温下的相组成物及组织组成

25、物的含量.十七、计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量.十八、说明含碳量对碳钢的组织和性能的影响.十九、 为了区分两种弄混的碳钢,工作人员分别截取了A、B两块试样,加热至800c保温后以极其缓慢的速度冷却到室温,观察金相组织,结果如下：A试样的先共析铁素体面积为41.6%,珠光体的面积为58.4%;B试样的二次渗碳体的面积为7.3%,珠光体白面积为92.7%;设铁素体和渗碳体的密度相同,铁素体的含碳量为零,试求A、B两种碳钢的含碳量.二十、指出以下相图中的错误,并加以改正.H一、Mg-Ni系的一个共晶反响为507cL(23.5Wt.%Ni)台a(纯镁)+MgNi(54.6Wt.%Ni

26、)设.为亚共晶合金,C2为过共晶合金,这两种合金中的先共品相的重量分数相等,但C合金中的a总量为G合金中的a总量的2.5倍,试计算.和C2的成分.二十二、铁碳相图有哪些应用,又有哪些局限性.第六章：固体材料的变形与断裂一、解释以下根本概念弹性变形、塑性变形、滑移、孪生、滑移带、滑移系、多滑移、交滑移、取向因子、软位向、硬位向、临界分切应力、加工硬化、形变织构、纤维组织、丝织构、板织构、细晶强化、弥散强化、断裂、脆性断裂、韧性断裂、解理断裂、穿晶断裂、沿晶断裂二、填空题1、金属塑性变形的方式有两种,分别是和.2、体心立方晶体的滑移面是,滑移方向是,共有个滑移系.3、面心立方晶体的滑移面是,滑移方

27、向是,共有个滑移系.4、密排六方晶体的滑移面是,滑移方向是,共有个滑移系.5、临界分切应力的表达式是,该式说明滑移系的分切应力大小与有关,分切应力越大,越容易.6、单晶体塑性变形时,把=900或者入=900的取向称为,把取向因子为0.5时对应的取向称为,假设取向因子大,那么屈服强度.7、晶体发生滑移时会引起晶面的转动,拉伸时滑移面力求转向与力轴方向,使原来有利取向滑移系变得愈来愈不利,称之为.8、对滑移系少的金属,在受到切应力作用下易产生孪生变形,体心立方金属在时才发生孪生变形.9、金属经过塑性变形之后,其晶粒外形会沿受力方向,当变形量很大时各晶粒,呈现称为纤维组织.10、多晶体塑性变形时,由

28、于形变受到阻碍和相邻的取向不同的约束,形变抗力比单晶体大,其屈服强度与晶粒直径关系为,称为霍尔配奇公式.11、金属经过塑性变形之后,不但晶粒外形有所变化,晶粒内部的位错密度,形成胞状结构,随变形量增大,胞块数量,尺寸.12、在常温下,金属的晶粒尺寸愈小,其强度,塑性和韧性.13、塑性变形量越大,金属的强度,塑性和韧性,这种现象称为.14、金属冷塑性变形时,由于晶体转动,使金属晶体中原为任意取向的各晶粒逐渐调整为取向彼此趋于一致,称之为.有两种形式的形变织构,分别是和.15、金属经过塑性变形之后,会产生剩余内应力,有三种内应力,分别是、和.三、密排六方金属镁能否产生交滑移？滑移方向如何？四、试用

29、多晶体塑性变形理论解释室温下金属的晶粒越细强度越高塑性越好的现象.五、铜单晶其外外表平行于 001 ,假设施加拉应力、 力轴方向为001,测得pc=0.7MN/m2,求多大应力下材料屈服？六、Fe单晶拉力轴沿110方向,试问哪组滑移系首先开动？假设rc=33.8Mpa需多大应力材料屈服？七、纯铝rc=0MN/m2问：(1)使(111)面产生101方向的滑移,那么在001方向上应该施加多大的力？(2)使(111)面产生110方向的滑移呢？八、体心立方的铁在(011)滑移面上,有一个b1=a/2111的单位位错,在(011)面上,有一个b2=a/2111的单位位错,假设在切应力作用下,它们向着滑移

30、面的交线处运动并发生反响,试求新生位错的柏氏矢量,位错线方向；并说明该位错为什么是固定位错.九、有一70MPa应力作用在fcc晶体的001方向上,求作用在(111)卜可和(111)忖1滑移系上的分切应力.十、锌单晶体试样截面积A=78.5mm2,经拉伸试验测得的有关数据如下表：屈服载荷(N)620252184148174273525角()8372.56248.530.517.65入角(0)25.52638466374.882.5COS入COTk(1)根据以上数据求出临界分切应力并填入上表(2)求出屈服载荷下的取向因子,作出取向因子和屈服应力的关系曲线,说明取向因子对屈服应力的影响.十一、画出铜

31、晶体的一个晶胞,在晶胞上指出：(1)发生滑移的一个晶面；(2)在这一晶面上发生滑移的一个方向；(3)滑移面上的原子密度与100等其它晶面相比有何差异；(4)沿滑移方向的原子间距与其它方向相比有何差异.十二、平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的-Fe的屈服强度分别为112.7MPa和196MPa,问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少？十三、.Al单晶制成拉伸试棒其截面积为9mm2进行室温拉伸,拉伸轴与001交成36.7,与011交成19.1,与111交成22.2,开始屈服时载荷为20.40N,试确定主滑移系的分切应力.十四、Mg单晶体的试样拉伸时,三个滑移方向与拉伸轴分别交

32、成38、45、85,而基面滑移面法线与拉伸轴交成60.如果在拉应力为2.05MPa时开始观察到塑性变形,那么Mg的临界分切应力为多少？十五、试述金属经塑性变形后组织结构与力学性能之间的关系,阐述加工硬化在机械零部件生产和服役过程中的重要意义.十六、试述固溶强化的机制.十七、试述弥散硬化合金的强化机制.第七章：回复与再结晶一、解释以下根本概念回复、再结晶、多边形化、二次再结晶、冷加工、热加工、动态回复、动态再结晶二、填空题1、冷变形金属经重新加热时,根据其组织和性能的变化,大体可分为、和三个阶段.2、低温回复主要涉及,中温回复主要涉及,高温回复主要涉及.3、再结晶过程也是一个与的过程,但是与重结

33、晶同素异晶转变相比,再结晶只发生组织变化而无变化.4、再结晶晶核形核方式有、和.5、再结晶温度与熔点之间存在以下关系,一般塑性变形量越大,再结晶温度,金属纯度越高,再结晶温度.6、再结晶后晶粒大小与变形度有密切关系,一般随变形度增大,再结晶后晶粒越,但是变形度为时,再结晶后晶粒,人们称此变形度为临界变形度.7、再结晶的晶粒长大是通过晶界迁移实现的,影响晶粒长大的因素主要有、和相邻晶粒的位相差.8、热加工是指在温度以上的加工过程,在该加工过程中形变引起的与再结晶的过程同时存在.9、热加工可以明显改善钢的质量,通过热加工可以消除,细化、焊合,改善分布.10、晶粒长大的驱动力是,晶粒长大是通过移动实

34、现的,其移动方向是.11、晶粒稳定的立体形状应该是,其二维形状为,所有晶界均为直线,晶界间夹角为.12、二次再结晶是一种特殊的晶粒长大现象,它不需要重新形核,而是少数晶粒获得特殊的条件,造成晶粒大小差异.三、试述不同温度下的回复机制.四、何为一次再结晶和二次再结晶？发生二次再结晶的条件有那些？五、 何为临界变形度？在工业生产中有何意义？六、 用冷拔钢丝绳吊挂颚板进行固溶处理,颚板温度接近1100,吊车送往淬火水槽途中发生断裂.此钢丝绳是新的,无疵病.试分析钢丝绳断裂原因.七、 一块纯金属板经冷冲压成金属杯并再结晶退火后,试画出截面上的显微组织示意图.八、WFe、Cu的熔点分别是3399C、15

35、38c和1083C,试估计其再结晶温度.九、 现有一6mm铝丝需最终加工至0.5mm铝材,但为保证产品质量,此丝材冷加工量不能超过85%,如何制定其合理加工工艺？十、设有一楔型板坯经过冷轧后得到相同厚度的板材,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？十一、为获得细小晶粒组织,应该根据什么原那么制定塑性变形及其退火工艺.第八章：扩散一、解释以下根本概念扩散、稳态扩散、非稳态扩散、扩散激活能、上坡扩散、短路扩散、反响扩散二、填空题1、扩散第一定律的表达式为,它表示扩散速度与和成正比,其中的负号表示方向和方向相反.2、扩散第一定律为稳态扩散定律,适合于和都不随时间变化的条件下,而实

36、际大多数扩散过程都是在非稳态条件下进行的,因此该表达式的应用受到限制.3、扩散第二定律的表达式为,它表示各处的浓度不仅与距离有关,还与有关.4、扩散的驱动力是而不是浓度梯度,当浓度梯度与驱动力方向一致时产生扩散,当浓度梯度与驱动力方向相反时产生扩散.5、扩散系数的数学表达式为,它说明温度越高,扩散速度.这是由于,温度越高,原子振动能,晶体空位浓度,这些都有利于扩散.6、固溶体类型不同,溶质原子的扩散激活能不同,一般间隙原子激活能比置换原子的,间隙原子扩散系数比置换原子的,所以在渗层厚度相同的情况下,渗碳要比渗金属所需的短的多.7、在912C,碳在Y-Fe中的扩散系数比在a-Fe中的得多,但是钢

37、的渗碳常常在奥氏体中进行,而不在铁素体中进行,其原因主要是和.8、原子在金属及合金中的扩散既可以在晶内进行,也可以沿晶界、外外表等晶体缺陷处进行,一般来说,原子沿扩散最快,沿次之,而沿最慢.9、影响扩散的因素主要包括以下六个方面,分别是、和.三、为什么钢的渗碳在奥氏体中进行而不在铁素体中进行？四、为什么往钢中渗金属要比渗碳困难？五、铜在铝中的扩散常数D0=0O84Xl05m2/s,Q=1361称为.16、低碳钢中马氏体的形态是,其亚结构为高密度的.17、片状马氏体的空间形貌为,其亚结构为高密度的.18、马氏体的组织形态与钢的含碳量有关,一般C1.0%时会得到,而含碳量在0.21.0%之间会得到

38、.19、M点的上下主要取决于奥氏体的成分,一般含碳量越高,M点,CoAl含量越多,乂点,而MnNi等含量越多,那么Ms点.20、亚共析钢正常的淬火加热温度为Ac3+30-50,淬火后马氏体的含碳量与钢的含碳量,如果淬火加热温度在Ai-Ac3之间,那么淬火后有局部组织,使钢的强度降低.21、过共析钢正常的淬火加热温度为Ac1+30-50,淬火后马氏体的含碳量钢的含碳量,这样可预防.22、随钢中含碳量增高,M、乂点,当钢的含碳量大于0.5%时,淬火后组织中会含有局部剩余,钢的含碳量越高,淬火后量越多.23、马氏体的塑性和韧性取决于,位错马氏体的韧性比孪晶马氏体,这是由于孪晶马氏体中滑移系少,含碳量

39、高,晶格畸变大,内应力大,并存在较多的.24、如果过冷奥氏体冷至Ms-Mf之间停留,并保温一段时间,那么会使继续冷却时奥氏体变得,奥氏体需要在温度下才会转变,且转变量比连续冷却至相同温度时的转变量.25、剩余奥氏体多少与奥氏体的有关,M与M点越低,残余奥氏体量,一般低碳钢中剩余奥氏体含量.26、贝氏体也是由和组成的机械混合物,在奥氏体向贝氏体转变过程中既有的扩散,又有方式实现晶格改组.27、贝氏体中的铁素体与珠光体中的铁素体形态,呈状,贝氏体中铁素体的含碳量,而且铁素体与母相奥氏体保持一定的.28、在碳钢中,一般在550-350形成的贝氏体称为,呈状,而在350M之间形成的贝氏体称为,呈状,贝

40、氏体中的亚结构为.29、影响TTT曲线形状和位置的因素主要包括、以及.30、在连续冷却转变曲线CCTffl线上我们可以得到真实的钢的临界淬火速度,该速度表示出钢的水平,反映淬火时获得的难易程度,是研究钢的的重要依据.31、淬透性是指奥氏体化后的钢淬火时获得的水平,其大小用钢在一定条件下淬火获得的深度表示,与钢的速度无关.32、淬火钢重新加热至温度,保温后的冷却过程称为回火,其目的是消除或减少,稳定工件,预防变形开裂,并获得组织.33、钢在回火过程中随回火温度升高,相继发生如下转变：马氏体中碳的偏聚,分解,分解,碳化物类型转变及.34、淬火钢经回火其A值并不随温度升高而持续增大,而是在两段温度范

41、围内出现降低现象,在低温段出现的称为回火脆性,也叫回火脆性,在高温段出现的称为回火脆性,也叫回火脆性.前者是不可逆的,而后者是可逆的,可以通过回火时冷却加以消除.35、淬火钢回火后性能变化总的趋势是：随回火温度提升,强度、硬度,塑性、韧性.36、一般刃具材料为保持高硬度和耐磨性,经淬火后应进行回火,弹簧为保证其高的弹性极限采用回火,而轴类零件淬火后一般进行回火,以保证具有良好的力学性能.通常将淬火加高温回火称为处理.37、为预防和减弱高温回火脆性,常采用以下两种举措：其一是采用回火时快速方法；其二是向钢中添加元素.38、碳钢淬火经低温回火后会得到组织,中温回火后会得到组织,高温回火后得到组织.

42、39、退火常常是将钢加热到相变温度以上,保温后冷却,以获得接近组织的工艺操作,其目的是、硬度、改善加工性.40、球化退火的加热温度应选择在,它主要用于钢,其目的主要是,改善切削加工性.41、锻件或铸件毛坯在冷却过程中会产生内应力,为减少后续加工使用过程中的变形与开裂,需进行退火,加热温度在,退火后为预防新应力生成,应选择冷却.42、把冷变形金属加热到温度以上,使晶粒转变为等轴晶以消除的热处理工艺称为退火.43、正火与完全退火相比,奥氏体化温度,冷却速度,所得组织的弥散度.44、亚共析钢的正常淬火加热温度为,过共析钢的正常淬火加热温度为,后者是由于有利于得到细小的,保存局部未溶,淬火后使钢具有组

43、织.45、钢的淬火方法有以下几种,分别是,和.46、钢淬火后实际的淬硬层深度与钢的、工件和淬火介质的水平有关.47、分级淬火是将工件奥氏体化后淬入温度为的盐浴中保温,使工件均匀后,再从盐浴中取出在完成马氏体转变.48、等温淬火是将钢奥氏体化后淬入温度的盐浴中,保温足够长时间,使奥氏体在等温过程中完成转变.49、外表淬火是将工件外表快速加热到温度,然后冷却,仅使外表层获得组织,而工件心部仍保持组织的热处理方法.50、外表淬火方法很多,如、等,其中最常用的是外表淬火.51、外表淬火主要适用于碳钢,外表淬火之前的热处理通常为,此类钢经外表淬火+低温回火后,外表具有高和高,而心部具有良好的综合力学性能

44、.52、一般希望渗碳件外表具有性能,心部具有良好的,因此常常采用钢.渗碳后进行淬火+回火,使外表获得马氏体组织,心部获得马氏体组织,以满足性能要求.三、各类金属固态相变有哪些主要特征?哪些因素构成相变的阻力？四、说明晶体缺陷对金属固态相变形核的影响.五、扩散型相变和无扩散切变型相变各有哪些主要特点？六、试述奥氏体的形成过程及限制奥氏体晶粒的方法.七、何谓奥氏体的本质晶粒度、实际晶粒度？说明晶粒大小对性能的影响.八、试比拟亚共析、共析和过共析碳钢的TIT图,并说明影响TTT图的因素.九、何谓珠光体片间距和珠光体领域?他们受那些因素影响？说明其对力学性能的影响.十、奥氏体在什么条件下可以转变为片状

45、珠光体?在什么条件下将转变为粒状珠光体?十一、何谓马氏体？说明马氏体相变的主要特征.十二、马氏体组织有几种根本类型？它们的形成条件、组织形态、晶体结构、力学性能有何特点?十三、试述钢中典型上贝氏体、下贝氏体的组织形态.并比拟它们的异同.十四、试比拟上贝氏体和下贝氏体的力学性能.十五、试述淬火钢回火时的组织转变.十六、说明钢的几种常见回火组织类型、获取条件、组织特点及力学性能.十七、何谓回火脆性?说明回火脆性的类型、特点及其抑制方法.十八、何谓钢的退火？退火种类及用途如何？十九、何谓钢的正火？目的如何？有何应用？二十、过共析钢自奥氏体区缓冷时,二次渗碳体会沿奥氏体晶界呈网状析出.试提出消除网状渗

46、碳体的方法.二十一、在生产中,为了提升亚共析钢的强度,常用的方法是提升亚共析钢中珠光体的含量,问应该采用什么热处理工艺？二十二、淬火的目的是什么？淬火方法有哪些？比拟几种淬火方法的优缺点.二十三、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原那么.为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线？二十四、何谓钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素各是什么？二十五、何谓调质处理？回火索氏体比正火索氏体的力学性能为何优越？二十六、为了减少淬火冷却过程中的变形和开裂,应当采取什么举措？二十七、现有一批45钢普通车床传动齿轮,其工艺路线为：锻造热处理机械加工高频淬火回火,试问锻造后应进行

47、何种热处理？为什么？二十八、有一10mmi勺20钢制工件,经渗碳热处理后空冷,随后按照过共析钢的要求进行淬火、回火处理,试分析工件在渗碳空冷后及淬火、回火后,由外表到心部的组织.二十九、热轧空冷的45钢钢材再重新加热到超过临界点后空冷下来时,组织为什么能细化？三十、确定以下钢件的退火方法,并指出退火目的及退火后的组织：1、经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度；2、ZG35的铸造齿轮；3、锻造过热的60钢锻坯；4、改善T12钢的切削加工性,并为最终淬火回火作组织准备.三十一、说明直径为10mm勺45钢原为完全退火组织试样分别经以下温度加热：700、760、840、1100,保温后在水中冷却各得到的

48、室温组织.三十二、两个碳质量分数为1.2%的碳钢薄试样,分别加热到780和900,保温相同时间奥氏体化后,以大于临界冷却速度的速度冷却至室温.试分析：1、哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大？2、哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较少？3、哪个温度加热淬火后剩余奥氏体较多？4、哪个温度加热淬火后未溶碳化物较多？5、你认为哪个温度加热淬火适宜？为什么？三十三、指出以下工件的淬火及回火温度,并说明回火后获得的组织.1、45钢小轴要求综合力学性能好；2、60钢弹簧；3、T12钢锉刀.三十四、两根45钢制造的轴,直径分别为10mnft100mm在水中淬火后,横截面上的组织和硬度是如何分布的？三十五、甲、乙两

49、厂生产同一种零件,均选用45钢,硬度要求220 250HB,甲厂采用正火,乙厂采用调质处理,均能到达硬度要求,试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差异.三十六、试说明外表淬火、渗碳、氮化处理工艺在选用钢种、性能、应用范围等方面的差异.三十七、某型号柴油机的凸轮轴,要求凸轮外表有高的硬度HRO50,而心部具有良好的韧性Ak40J,原来采用45钢调质处理再在凸轮外表进行高频淬火,最后低温回火,现因工厂库存的45钢已用完,只剩15钢,拟用15钢代替,试说明：1原45钢热处理工序的作用；（ 2）改用15钢后,仍按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？（ 3）改用15钢后,为到达所要求的性能,在心部强度

50、足够的前提下应采用何种热处理工艺?三十八、某厂生产机车变速齿轮,要求外表具有高的硬度,心部具有良好的综合力学性能,采用40Cr制造,其工艺路线如下：下料锻造热处理粗加工热处理精加工热处理精磨分别说明以上各热处理的名称、目的、获得组织与性能.?金属材料学?复习思考题解释以下根本概念回火稳定性、红硬性、二次硬化、结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、冷作模具钢、热作模具钢、工具钢、石墨化、孕育变质处理、球化处理、白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、麻口铸铁、冷硬铸铁、时效、时效强化、形变铝合金、铸造铝合金、黄铜、白铜.二、填空题1、按钢中合金元素总含量,

51、可将合金钢分为、和几类.2、按质量等级,将钢分为、和几类.3、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量范围分别为、和.4、按用途分类,将钢分为、和三大类.5、合金元素参加钢中后,可能的存在形式如下：、.6、为了使钢获得单相奥氏体组织,需向钢中参加大量元素,为了使钢获得铁素体组织,需向钢中参加大量元素,单相组织具有良好的性能.7、钢中常参加碳化物形成元素有,由于碳化物的存在可阻碍钢的奥氏体晶粒,因此起到晶粒的作用.8、绝大多数合金元素溶入奥氏体之后会提升,使“C曲线,使钢的淬透性.9、结构钢合金化的目的主要是提升性,细化,提升稳定性,抑制回火脆性.10、渗碳钢的含碳量在范围,参加Cr、Ni、Mn的目的是,

52、参加W、Mo、V、Ti的目的是.11、在调质钢中参加Cr、Ni的目的是,参加Mo、W勺目的是,调质处理是指零件淬火后进行回火处理的热处理.12、20CrMnTi是钢,参加Cr、Mn的目的是,参加Ti的主要作用是,热处理工艺是.13、调质钢的含碳量范围在,碳量过低会使缺乏,过高会使缺乏.14、热轧弹簧钢的最终热处理是,得到组织.15、GCU5是钢,该钢的平均含铭量是,铭的主要作用是提升和晶粒.16、工具钢包括钢、钢和钢三大类.17、高速钢因参加大量的合金元素,因此淬火后会得到较多的组织,影响其耐磨性和尺寸稳定性,该组织在回火过程中将转变为马氏体,使强度硬度升高,这种现象称为,为此高速钢需在温度下

53、进行三次回火.18、W18Cr4M钢,W勺主要作用是,Cr的主要作用是,V的主要作用是,热处理工艺是,最后组织是.19、为提升钢的抗腐蚀水平,向钢中添加大量的合金元素,其目的是提升,获得组织,在工件外表形成.20、根据组织分类,不锈钢分为不锈钢、不锈钢、不锈钢、双相不锈钢和双相不锈钢.21、0Cr18Ni9Ti是钢,Cr、Ni、Ti的作用分别是、22、预防奥氏体不锈钢晶间腐蚀的三种主要方法是、和.23、耐热钢是指在高温下具有一定和的钢.24、根据正火组织耐热钢可分为：、和.25、根据碳的存在形式,将铸铁分为三类,分别是：、和.26、根据石墨的形态,将灰口铸铁分为四类,分别是：、和.27、影响铸

54、铁石墨化的主要因素是和.28、灰口铸铁的组织可看作是钢的基体+石墨,其基体组织主要有、和.29、灰铸铁中石墨的形态为,可锻铸铁中石墨的形态为,球墨铸铁中石墨的形态为,蠕墨铸铁中石墨的形态为.30、HT200牌号中石墨的形态为,“HT表示,数字“200表示.31、KTZ450-06牌号中石墨的形态为,“KT/表示,两组数字分别表示和.32、铸铁的石墨化与铸件的冷却速度有关,在碳含量与硅含量一定的条件下,铸件壁厚越大越石墨化,越薄越石墨化,所以薄壁件往往容易出现组织.33、铸铁的性能由基体和石墨所限制,因此在强化铸铁件时,一方面可通过改变来减少石墨有害作用,另一方面可通过来调整基体组织从而提升基体

55、性能.34、球墨铸铁的强度、塑性和韧性均高于普通灰铸铁,这是由于.35、铝合金的强化方式主要有、.36、铝合金包括两大类,分别是和.37、形变铝合金包括四类,分别是、和.38、铝合金的时效方式有两种,一种是,另一种是.39、Zl101、Zl201、Zl301、Zl401牌号中的1、2、3、4分别代表合金、合金、合金和合金.40、黄铜是合金,白铜是合金,CuSn合金称为.41、根据组织分类,将钛合金分为三类,分别是、.42、在钛合金中常用于稳定a相的元素有,常用于稳定B相的元素有,中性元素有.43、轴承合金的组织特点是在基体上均匀分布着质点,基体组织可以是固溶体或是共晶体,而质点应是.三、常用合金元素中哪些属