金属学及热处理练习题

第一章金属的晶体构造马氏体积淀硬化不锈钢,它是美国ARMCO钢企业在1949年公布的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,弊端是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠空隙元素碳加强的马氏体钢不同样,它除靠马氏体相变外并在它的基体上经过时效办理析出金属间化合物来加强。正由于这样而获得了强度高的优点,但延韧性却差。1、试用金属键的联合方式，讲解金属拥有优秀的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光彩等基本特点.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。正的电阻温度系数：随着温度高升，正离子振动的振幅要加大，对自由电子经过的阻截作用也加大，即金属的电阻是随温度的高升而增加的。导热性：自由电子的运动和正离子的振动能够传达热能。延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。金属光彩：自由电子易吸取可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸取能量，进而使金属不透明拥有金属光彩。2、填空：1)金属常有的晶格种类是面心立方、体心立方、密排六方。2)金属拥有优秀的导电性、导热性、塑性和金属光彩主若是由于金属原子拥有金属键的联合方式。3)物质的原子间联合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。4)大部分陶瓷资料的联合键为共价键。5)高分子资料的联合键是范德瓦尔键。6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（140））.7)在立方晶格中，各点坐标为：A(1，0，1)，B(0，1，1)，C(1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。8)铜是（面心）构造的金属，它的最密排场是（111）。9)α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe、Cr、V），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni），属于密排六方晶格的有（Mg、Zn）。3、判断1)正的电阻温度系数就是指电阻随温度的高升而增大。（√）金属拥有美丽的金属光彩，而非金属则无此光彩，这是金属与非金属的根本差别。（×）3)晶体中原子偏离平衡地点，就会使晶体的能量高升，所以能增加晶体的强度。(√)在室温下,金属的晶粒越细,则其强度愈高和塑性愈低。(×)5)实质金属中存在着点、线和面弊端，进而使得金属的强度和硬度均下降。(×)6)体心立方晶格中最密原子面是｛110｝，原子排列最密的方向也是<111>.（对）7)面心立方晶格中最密的原子面是｛111}，原子排列最密的方向是<110>。(对)8)纯铁加热到912℃时将发生α-Fe向γ-Fe的转变，体积会发生膨胀。(错)晶胞是从晶格中随意截取的一个小单元。(错)10)纯铁只可能是体心立方构造，而铜只可能是面心立方构造。(错)4、选择题1)金属原子的联合方式是（

C）A．离子键

B

共价键

C

金属键

D

分子键2)晶态金属的构造特点是（

B）A

近程有序排列

B

远程有序排列C完好无序排列D部分有序排列3)正的电阻温度系数是指（B）A随温度增高导电性增大的现象B随温度降低电阻下降的现象C随温度高升电阻减少的现象D随温度降低电阻高升的现象金属键的一个基本特点是（A）A．没有方向性B．拥有饱和性C.拥有择优取向性D.没有传导性。5）晶体中的位错属于(D)A．体弊端B点弊端C面弊端D．线弊端6）亚晶界的构造是(B)A．由点弊端堆集而成B由位错垂直排列成位错墙面组成C由晶界间的相互作用组成D由杂质和空位混淆组成7）多晶体拥有(C)A．各向同性B各向异性C伪各向同性D伪各向异性一、标出以下列图中给定晶面和晶向的指数。标出OO′A′A、OO′B′B、ODC′的晶面指数和标出给定晶向的指数：B′D、BB′、OD′。zzC′O′O′D′C′A′B′D′B′A′OCyyODCABDABxx答：OO′A′A晶面指数，求CC′B′B即可。

zO′EC′D′截距分别为：∞，1，∞，B′倒数后得晶面指数：（010）A′OO′B′B的晶面指数，求DD′E′E即可。1/2截距分别为：-1/2，1/2，∞，倒数、求整后，得晶面指数为：OE1/2y（ī10）C1/2DABxz

ODC′的晶面指数，求PFO′即可。截距分别为：1/2，-1，1，倒数后，得晶面指数为：（2ī1）O′D′C′′zC′B′O′AD′A′B′Oy1P1/21/2CAFDCBOyD1/2xAB标出晶向的指数：B′D、BB′、OD′B′D：-1/2,0，-1→［102］′：0，0，1→［001］OD′：1/2,1，1→［122］

x二、在立方晶胞中画出以下晶面或晶向：（231）（102）（110）［013］［111］Z［013］Z(102)(110)1/2［111］1/3YY1/2(231)XX3、在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并注明晶向指数；再画出过该方向的两个不同样的低指数(简单)晶面，写出对应的晶面指数。4、分别画出立方晶系晶胞内的(110)、(112)晶面和（110）、（111)晶向。5、画出立方晶系中(111)面、(435)面。写出立方晶系空间点阵特点。立方晶系中(111)面、(435)面如右图所示。立方晶系空间点阵特点是点阵参数有以下关系：=b=c，α=β=γ=90°。也可用拥有哪一种对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。3三、已知铜原子直径为0.256nm，试计算1mm铜中的原子数以及Cu的晶格常数。答：a==1.414×0.256=0.362(nm)1mm3中的原子数为：1/a3×4=4/(0.362×10-6)3=8.43×1019(个)四、已知铁的原子量为55.85，1g铁有多少个原子?计算1g铁在室平易1000℃时各有多少个晶胞?答：原子数：6.023×1023÷55.85=1.08×1022（个）室温时铁为体心立方构造，单位晶胞中有2个原子，故1g铁中含5.4×1021个晶胞1000℃时为面心立方构造，单位晶胞中有4个原子，故1g铁中含2.7×1021个晶胞五、Ni的晶体构造为面心立方，其原子半径为r=0.1243nm，已知Ni的原子量为58.69，试求Ni的晶格常数和密度。七、问答题1、简述金属晶体中弊端的种类答：按尺寸可分为：点弊端，如溶质、杂质原子、空位；线弊端，如位错；面弊端，如各样晶界、相界、表面等；体弊端，如孔洞、气泡等。体弊端对资料性能是绝对有害的。2、什么是点阵参数?正方晶系和立方晶系的空间点阵特点是什么?答:点阵参数是描绘点阵单胞几何形状的基本参数，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α、β、γ。正方晶系的点阵参数特点是a≠b≠c，α=β=γ=90°立方晶系的点阵参数特点是a=b=c，α=β=γ=90°3、什么是晶面族？｛111｝晶面族包括哪些晶面?答：晶体中原子或分子排列同样的晶面的组合称为晶面族。因对称关系，这些面经常不仅一种。立方系{111}晶面族包括(111)、(1ī1)、(11ī)、(īī1）四个。4、面心立方构造和密排六方构造金属中的原子堆垛方式和致密度可否有差别?请加以说明。答：FCC和HCP均按ABCABC方式堆垛；致密度也都是0.74。5、依照弊端有关于晶体尺寸和其影响范围的大小，弊端能够分为哪几类?简述这几类弊端的特点。答：点弊端：沿三个方向的尺寸很小，溶质原子、空隙原子、空位。线弊端：沿两个方向的尺寸很小，第三个方向上的尺寸很大，甚至可贯串整个晶体，指位错。面弊端：沿一个方向上的尺寸很小，另两个方向上的尺寸很大，如晶界，相界。体弊端：在三个方向上的尺寸都较大，但不是很大，如第二相粒子，显微空洞。6、点弊端(如空隙原子或代位原子)和线弊端(如位错)为什么会发生交互作用?这种交互作用怎样影响力学性能?答：点弊端产生畸变，使局部能量提高，周边有弹性应变场；位错也是这样，但位错周围不同样地点应力场状态不同样，有的为压应力，有的为拉应力；点弊端汇齐集到位错上使应变能降低，使系统的能量下降，吸附溶质的位错是一种牢固组态；此时位错被钉扎而难以运动，使强度提高，会产生上下服气点效应。7、单相金属或合金各晶粒间的界面一般称之为晶界，平常晶界又分为小角度晶界和大角度晶界两大类，试问：区分为两类晶界的依照是什么?并讨论组成小角度晶界的构造模型。答：依照是按界面两侧晶粒间的取向差，<10°的称小角度晶界，>10°的称大角度晶界。小角度晶界的构造模型是位错模型，比方对称倾转晶界用一组平行的刃位错来描绘。8、讨论晶体构造和空间点阵之间的关系。答、两者之间的关系可用“空间点阵+基元=晶体构造”来描绘。空间点阵只有14种，基元能够是无量多种，所以组成的详细的晶体构造也是无量多种。9、表达常有的金属晶体中的内外界面。答、它们包括晶界、相界、表面、孪晶界、层错。晶界是同种晶粒之间的交界面；相界是构造、成分不同样的相间的交界面；表面是晶体与大气或外界接触的界面；孪晶界是发生孪生后产生的新界面，是特其他大角晶界，但是共格的或半共格的；低能层错是单相晶体内因堆垛次序失态变化后出现的新界面，也是低能界面，与孪晶界能量周边。10、简述刃型位错和螺型位错的重要特点。答：刃型位错的重要特点：①刃型位错有一额外半原子面②位错线是一个拥有必然宽度的修长晶格畸变管道，其中有正应力也有切应变，关于正刃型位错，滑移面之上晶格碰到压应力，滑移面上碰到拉应力，负刃型位错正好相反③位错线与晶体的滑移方向相垂直。位错线运动的方向垂直于位错线。④刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直。螺型位错的重要特点：①螺型位错没有额外半原子面②位错线是一个拥有必然宽度的修长晶格畸变管道，其中只有切应变，没有正应力③位错线与晶体的滑移方向相平行。位错线运动的方向垂直于位错线。④螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行。名词讲解：1、金属键：自由电子与原子核之间静电作用产生的键协力。2、位错：是晶体内的一种线弊端，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排；这种弊端用一线方向和一个柏氏矢量共同描绘。3、点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵平衡地点，使点阵产生弹性畸变，称为点阵畸变。4、柏氏矢量：描绘位错特点的一个重要矢量，它集中反应了位错地域内畸变总量的大小和方向；也是位错扫事后晶体相对滑动的量。5、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，在相当于刃端部位为中心线的周边必然范围，原子发生有规则的错动。其特点是上半部受压，下半部受拉。这与实质晶体中的刃位错造成的情况同样，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周边，原子错动情况与真切的螺位错相像，称螺型位错模型。第二章纯金属的结晶(一)

填空题1．金属结晶两个亲密联系的基本过程是形核和长大。2在金属学中，平常把金属从液态向固态的转变称为结晶，平常把金属从一种构造的固态向另一种构造的固态的转变称为相变。3．当对金属液体进行变质办理时，变质剂的作用是增加非均质形核的形核率来细化晶粒4．液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是控制过冷度、加入构造种类同样的形核剂、振动、搅动5．金属冷却时的结晶过程是一个

放热过程。6．液态金属的构造特点为长程无序，短程有序。7．若是其他条件同样，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的微小，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的粗大，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的微小，薄铸件的晶粒比厚铸件微小。8．过冷度是金属相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，即平衡相变温度与该实质转变温度之差。一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越微小。9、固态相变的驱动力是新、旧两相间的自由能差。10、金属结晶的热力学条件为金属液必定过冷。11、金属结晶的构造条件为在过冷金属液中拥有尺寸较大的相起伏，即晶坯。12、铸锭的宏观组织包括表面面细晶区、中间等轴晶区和心部等轴晶区。(二)判断题凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形核停止此后，便发生长大，使晶粒充满整个容积。(×)2．凡是由液体凝结成固体的过程都是结晶过程。(×)3．近代研究表示：液态金属的构造与固态金属比较凑近，而与气态相差较远。(√)4．金属由液态转变成固态的过程，是由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。(√)5．当纯金属结晶时，形核率随过冷度的增加而不断增加。(×)P41+76．在结晶过程中，当晶核成长时，晶核的长大速度随过冷度的增大而增大，但当过冷度很大时，晶核的长大速度则很快减小。(√)P53图2-33P53-127．金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。(√)8．全部相变的基本过程都是形核和核长大的过程。(√)9．在其他条件同样时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细(√)10．在其他条件同样时，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。(×)11．在其他条件同样时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。(√)金属的理论结晶温度老是高于实质结晶温度。(√)14．在实质生产条件下，金属凝结时的过冷度都很小(<20℃)，其主要原因是由于非平均形核的结果。(√)15．过冷是结晶的必要条件，不论过冷度大小，均能保证结晶过程得以进行。(×)(三)选择题1液态金属结晶的基本过程是AA．边形核边长大B．先形核后长大C．自觉形核和非自觉形核D．枝晶生长2．液态金属结晶时，C越大，结晶后金属的晶粒越微小。A．形核率NB．长大率GC．比值N／GD．比值

G／N3．过冷度越大，则AA．N增大、G减少，所以晶粒微小B．N增大、G增大，所以晶粒微小CN增大、G增大，所以晶粒粗大D．N减少、G减少，所以晶粒微小4．纯金属结晶时，冷却速度越快，则实质结晶温度将B。A．越高B越低C．越凑近理论结晶温度D．没有变化5．若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CP35-3A．更高B．更低C；相等D．高低颠簸6．在实质金属结晶时，经常经过控制N／G比值来控制晶粒度。在以下B情况下将获得粗大晶粒。A．N／G很大B．N／G很小C．N／G居中D．N／G＝1（四）、问答题1、为什么金属结晶时必定过冷?P35～36影响过冷度的因素有哪些？P33+22、简述晶体成长形状与温度梯度的关系P49～513、晶粒大小对金属性能有何影响?怎样细化晶粒?P52～544、同样过冷度下比较平均形核与非平均形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大?5、简述连铸坯三晶区形成原因及性能特点。6、获得更多等轴晶的举措有哪些？7、简述凝结过程的宏观特点，表达凝结过程中晶体成长的机理。凝结时宏观特点是：要有必然的过冷度，会放出显然的结晶潜热。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。8、表达钢锭或连铸坯中常有的宏观组织弊端，除去或改良方法。宏观弊端有：宏观偏析(如正常偏析、失态偏析、比重偏析)和带状组织以及缩孔、松懈、气泡等。严格讲，也包括三晶区的组织不平均性。宏观弊端(化学不平均性、物理不平均性和组织不平均性)经常是相互联系的，一般希望尽可能多而细的中心等轴晶，可采用加孕育剂、加大冷速、加强液体运动(如电磁搅拌、机械搅拌)等方法，细化晶粒，除去柱状晶，这样与柱状晶／枝状晶区相陪伴的宏观偏析和缩孔、气泡也就显然改良了。第三章二元合金的相构造与结晶一、填空题1合金的定义是两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或其他方法联合而成的拥有金属特点的物质。2．合金中的组元是指组成合金最基本的、能独立存在的物质。3．固溶体的定义是合金组元经过溶解形成一种成分和性能平均的、且晶格种类与组元之一同样的固相当之为固溶体。4．Cr、V在γ-Fe中将形成置换固溶体。C、N则形成空隙固溶体。5．和空隙原子对照，置换原子的固溶加强收效要小些。6．当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出的树枝主轴含有很多的元。

高熔点组7．共晶反应的特点是在同一温度下，由必然成分的液相转变成成分必然的两个固相（三相共存）。在共晶点处凝结温度最低。其反应式为L（液）→α（固）+β（固）。8．匀晶反应的特点是结晶出的晶体与母相化学成分不同样（异分结晶），结晶在必然的温度范围内进行，其反应式为L→α9．共析反应的特点是在同一温度下，由必然成分的固相转变成成分必然的两个固相（三相共存）。在共析点处析出温度最低。，其反应式为→(+)共析体。10．合金固溶体按溶质原子溶入方式能够分为置换和空隙，按原子溶入量能够分为有限和无量11．合金的相构造有固溶体和金属化合物两种，前者拥有较高的塑韧性能，适合于做基体相；后者有较高的硬度性能，适合于做加强相12．看图4—1，请写出反应式和相区：ABC

包晶线

；DEF共晶线

；GHI共析线

；L+α；②α+γ；③α；④γ+β；⑤L+γ；⑥L+β；13．相的定义是指合金中构造同样、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分，组织的定义是在显微镜下能清楚地区分开的独立组成部分。14．空隙固溶体的晶体构造与溶剂同样，而空隙相的晶体构造与溶剂不同样。15、同分凝结（结晶）的定义纯金属结晶时，所结晶出的固相成分与液相成分完好同样的结晶。异分凝结（结晶）的定义固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相成分不同样的结晶。16．凑近共晶成分的合金，其铸造性能较好；但要进行压力加工的合金常采用体的合金。17．依照图4—2填出：水平线反应式γ=β+α；有限固溶体β、α、无量固溶体γ。液相线凸AB，固相线凹AB，固溶线CF、EG18．共晶组织的一般形态是层片状、棒状、球状、针状、螺旋状、蛛网状、放射状

固溶。19、偏析的定义合金中化学成分的不平均性。20、正温度梯度下，随成分过冷程度增大分别形成平面晶、胞状晶和21、为除去晶内偏析和离异共晶，工业上宽泛应用平均化退火方法。

树枝晶。22、连续脱溶的含义随新相生成，母相成分连续地由过饱和态转变到饱和态。23、中间相的定义合金组元间相互作用所形成的、与纯组元构造不同样的相，在相图的中间地域。二、判断题1．共晶反应和共析反应的反应相和产物都是同样的。

(

×

)2．铸造合金常采用共晶或凑近共晶成分的合金，要进行塑性变形的合金常采用拥有单相固溶体成分的合金。(√)3．置换固溶体可能形成无量固溶体，空隙固溶体只可能是有限固溶体。(√)4．合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。(√)5．共晶反应和共析反应都是在必然浓度和必然温度下进行的。(√)6．共晶点成分的合金冷却到室温下为单相组织。(×)7．初生晶和次生晶的晶体构造是同样的。(√)8．依照相图，我们不仅能够认识各样合金成分的合金在不同样温度下所处的状态及相的相对量，而且还能够知道相的大小及其相互当置的情况。(×)9．亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度同样。(√)10．过共晶合金发生共晶转变的液相成分与共晶合金成分是一致的。(√)11．固溶体合金的匀晶结晶需要在必然的温度范围内进行。（√）12、杠杆定律只合用于二元相图的两相区。（√）P71-513、高温下已达到饱和的有限固溶体，当冷却至低温时，固溶度降低，析出其他相.（√）14、固溶体强硬度较纯金属高。（√）15、铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大，铸造性能越差。（√）16、二元相图中，相邻相区中的相数只相差一个（点接触除外）。（√）三、选择题1．固溶体的晶体构造是AA．溶剂的晶型B．溶质的晶型

C复杂晶型

D．其他晶型2金属化合物的特点是CA．高塑性B．高韧性

C高硬度

D．高强度3．当匀晶合金在较快的冷却条件下结晶时将产生CA．匀晶偏析B比重偏C．枝晶偏析D．地域偏析4．当二元合金进行共晶反应时，其相组成是CA．由单相组成B两相共存C三相共存D．四相组成5．当共晶成分的合金在刚完成共晶反应后的组织组成物为Cα+βB．(α＋L)C．(α+β)D．L＋α+β6．拥有匀晶型相图的单相固溶体合金BA．铸造性能好B．锻压性能好C热办理性能好D．切削性能好7．二元合金中，共晶成分的合金AA．铸造性能好B铸造性能好C焊接性能好D．热办理性能好8．共析反应是指BA．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相ⅡC．从一个固相内析出另一个固相D从一个液相中析出另一个固相9．共晶反应是指AA．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相ⅡC．从一个固相内析出另一个固相D从一个液相中析出另一个固相10．固溶体和它的纯金属组元对照D。A．强度高，塑性也高些B强度低，但塑性高些C强度低，塑性也低些D强度高，但塑性低些四、计算题：1．一个二元共晶反应以下：

L(W(B)＝75％)→α(W(B)＝15％)+β(W(B)=95％)(1)求w(B)＝50％的合金完好凝结时初晶α与共晶(α十β)的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；(2)若已知显微组织中β初晶与(α+β)共晶各占一半，求该合金成分。解：（1）Wα初=（75-50）/（75-15）=41.67%W(α十β)共晶=（50-15）/（75-15）=58.33%Wα=（95-50）/(95-15)=56.25%Wβ共=(50-15)/(95-15)=43.75%Wα共=56.25%-41.67%=14.58%（2）设合金成分为x，则：Wβ初=(x-75)/(95-75)=50%→x=85%即：w(B)＝85％2．依照下面给出的条件，表示画出二元合金的相图，并填出各地域的相组成物和组织组成物。再依照相图画出合金的硬度与成分的关系曲线。

已知

A、B

组元在液态时无限互溶，在固态时能形成共晶，共晶成分为

W(B)=35％。A组元在

B组元中有限固溶，溶解度在共晶温度时为

15％，在室温时为

10％；B

组元在

A组元中不能够溶解。

B组元比A组元的硬度高。400La(327.5℃)A+LB+LL1530035(231.9℃)bB初+(A+B)温L+αA初+(A+B)BL+βeHB度200℃αcdβ(A+B)100α+βB+AⅡBfgA102030405060708090Pb102030405060708090Sn3、讨论：Pb-Sn合金相图以下所示：(1)试标出各地域的组织；(2)指出组织中含最多和最少的成分；(3)指出组织中含共晶体（α＋β）最多和最少的成分，(4)指出最简单和最不简单产生枝晶偏析的成分；(5)含30％Sn的Pb-Sn合金在183℃刚结束共晶反应时和室温时，各拥有何种相组成与组织组成？五、问答题1、简述铸锭的宏观偏析。P92~93答：宏观偏析分：正常偏析、失态偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分派系数(设ko<1)，先析出的含溶质低，后凝结的含溶质多。因铸锭尺寸大，由表面到中心成分不平均，偏析出现在宏观尺度上，称宏观偏析。失态偏析：仍恪守分派系数关系，可是形成大量枝晶后，富集溶质的液相会沿枝晶间的通道逆向反流到先凝结的铸锭表面周边，造成由表面到中心成分别布的失态。比重偏析：是凝结时，固相与液对照重不同样，而聚积或飘扬，进而造成铸锭下端与上端成分的不平均，也是宏观尺度。2、比较纯金属与固溶体结晶过程的异同，分析固溶体结晶过程的特点。P33P733、什么是固溶体?影响固溶度的原因有哪些?固溶体与其纯溶剂组元对照，其构造、力学性能和物理性能发生了哪些变化?答：固溶体：溶质原子以原子态溶人溶剂点阵中组成的单调平均固体；溶剂的点阵种类被保存。影响固溶度的因素有：1）原子尺寸因素。当溶剂、溶质原子尺寸相对大小△r＜±15％时，才有大的固溶度。2）负电性因素。溶剂、溶质的负电性差越小固溶度越大。3）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，固溶度越小；二是相对价效应，即高价溶质溶人溶剂的固溶度低于廉价溶质的情况。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。固溶体的构造变化：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。4、何谓相图?相图能说明哪些问题?实质生产中有何应用价值?P695、何谓杠杆定律?它在二元合金系中能够解决什么问题?P716、为什么固溶体合金结晶时成分间隔和温度间隔越大则流动性不好，分别缩孔大、偏析严重以及热裂倾向大?P1057、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。答：共晶反应：是液同样时凝结出两个不同样成分的固相，两固相互相当合生长，一般长成片层状。共析与共晶相像，可是母相是固相，即一个固同样时生成另两个不同样成分的固相。包晶反应：是液相与一个固相反应生成另一个固相，再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。8、不论置换固溶体仍是空隙固溶体都会惹起强度高升，试分析其原因。答：一是溶质原子的溶入使晶格畸变，阻截滑移面上位错运动。二是位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用，形成“柯氏气团”对位错起钉扎作用。第四章铁碳合金一、填空题1．渗碳体的晶体构造是

正交晶系

，按其化学式铁与碳原子的个数比为

3:12．当一块质量必然的纯铁加热到912℃温度时，将发生a-Fe向γ-Fe的转变，此时体积将发生缩短。3．共析成分的铁碳合金平衡结晶至室温时，其相组成物为α和Fe3C，组织成物为P。4．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必定加热至γ相区。5．当铁碳合金冷却时,发生共晶反应的反应式为LCγE+Fe3C，其反应产物在室温下被称为变态莱氏体。6．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12钢的硬度低。7．当W(C)＝0．77％一2．11％间的铁碳合金从高温缓冷至ES线以下时，将从奥氏体中析出Fe3CⅡ，其散布特点是网状。8．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为P点（C=0.0218%），含二次渗碳体最多的合金成分点为E点（C=2.11%）。9．奥氏体是10．铁素体是

C

在C在

Fe中Fe中

的固溶体，它的晶体构造是的固溶体，它的晶体构造是

面心立方。体心立方。11．渗碳体是

C和

Fe

形成的金属间化合物。12．珠光体是铁素体和Fe3C的机械混淆物。13．莱氏体是奥氏体和Fe3C的机械混淆物，而变态莱氏体是珠光体和Fe3C的机械混淆物。14．在Fe—Fe3C相图中，有一次Fe3C、共晶Fe3C、二次Fe3C、共析Fe3C、三次Fe3C五种渗碳体，它们各自的形态特点分别是呈长条状、粗大的连续基体（或呈鱼骨状）、沿晶粒状或网络状散布、层片状、小片状。15．钢中常存杂质元素有P、S、Si、Mn等，其中S使钢产生热脆，使钢产生冷脆。18．纯铁在不同样温度区间的同素异晶体有(写出温度区间)1538℃~1394℃为体心立方δ铁素体、1394℃~912℃为面心立方γ奥氏体、19．碳钢按相图分为亚共析钢、共析钢

、

912℃以下为体心立方α铁素体。过共析钢；按W(C)分为(标出W(C)范围)0.0218%~0.77%、

0.77%

、0.77%~2.11%。10．在铁—渗碳体相图中，存在着四条重要的线，请说明冷却经过这些线时所发生的转变并指出生成物。ECF水平线共晶转变、莱氏体；PSK水平线共析转变、珠光体；ES线脱溶转变、奥氏体+渗碳体；GS线同素异构转变、铁素体。标出Fe—Fe3C相图(图4—3)中指定相区的相组成物：①γ，②γ+α，③α，④γ+Fe3C，⑤P+Fe3C。22．铁碳合金的室温显微组织由铁素体和渗碳体两种基真相组成。23．若退火碳钢试样中先共析铁素风光积为41．6％，珠光体的面积为58．4％，则其W(C)＝0.457%。(0.77-x)/(0.77-0.0218)=0.41624．若退火碳钢试样中二次渗碳风光积为7．3％，珠光体的面积为92．7％，则其W(C)＝1.2%。（x-0.77）/(6.69-0.77)=0.073二、判断题1．在铁碳合金中，含二次渗碳体最多的成分点为W(C)：4．3％的合金。(×)2．在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应，形成共析组织。(×)3．退火碳钢的塑性与韧性均随W(C)的增高而减小。而硬度与强度则随W(C)的增高而不断增高。(×)在C=1%抗拉强度最高4．在铁碳合金中，渗碳体是一个亚稳相，而石墨才是一个牢固相。(√)5．白口铸铁在高温时能够进行铸造加工。(×)6．由于磷使钢发生热脆，而硫使钢发生冷脆，故硫磷都是钢中的有害元素。(×)7．在室温下，共析钢的平衡组织为奥氏体。(×)8．纯铁加热到912℃时，将发生a-Fe一γ—Fe的转变，体积发生膨胀。(×)9．铁碳合金中，一次渗碳体，二次渗碳体和三次渗碳体拥有同样的晶体构造。(√)10．在Fe—Fe3C相图中，共晶反应和共析反应都是在必然浓度和恒温下进行的。(√)11．在Fe—Fe3C相图中，凡发生共晶反应的铁碳合金叫做白口铁；凡发生共析反应的铁碳合金叫做钢。(√)12珠光体是单相组织。(×)13．白口铁是碳以渗碳体形式存在的铁，所以其硬度很高，脆性很大。(√)14．W(C)＝1．3％的铁碳合金加热到780℃时获得的组织为奥氏体加二次渗碳体。(√)15．a-Fe是体心立方构造，致密度为68％，所以其最大溶碳量为32％。(×)16．γ-Fe是面心立方晶格，致密为0.74，所以其最大溶碳量为26％。(×)17．钢材的切削加工性随w(C)增加而变差。(×)18．碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区。(×)19．W(C)＝1．0％的碳钢比W(C)=0．5％的碳钢硬度高。(√)20．在室温下，w(C)＝0．8％的退火碳钢的强度比W(C)＝1．2％的退火碳钢高。(√)P12121．钢铆钉一般用低碳钢制成。(√)22．钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费劲，且锯条简单磨钝。(√)23．钢适合于经过压力加工成形，而铸铁适合于经过铸造成形。(√)24．工业纯铁的W(C)<0．2％。(×)×)还有FeC25．工业纯铁的室温平衡组织为铁素体。(Ⅲ26．汽车外壳用低碳钢板制造，而理发工具用碳素工具钢制造。(√)27．退火碳钢W(C)凑近1％时其强度极限最高。(√)P12128．过共析钢由液态缓冷至室温所析出的二次渗碳体在组织形态与晶体构造方面均与—次渗碳体不同样。(×)(三)选择题1．渗碳体属于BA空隙固溶体B空隙化合物C空隙相D正常化合物2．．δ-Fe的晶型是AA体心立方B面心立方C密排六方D简单立方3．铁素体的机械性能特点是CA拥有优秀的硬度与强度B拥有优秀的综合机械性能C拥有优秀的塑性和韧性D拥有优秀的切削性和铸造性4．W(C)＝4．3％碳的铁碳合金拥有B。A优秀的可锻性B优秀的铸造性C优秀的焊接性D优秀的热办理性5．建筑用钢筋宜采用AA低碳钢B中碳钢C高碳钢D工具钢6．装置工使用的锉刀宜采用CA低碳钢B．中碳钢C高碳钢D过共晶白口铁7．纯铁在912℃以下的晶格种类是CA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8．三次渗碳体是从BA钢液中析出的B铁素体中析出的C奥氏体中析出的D珠光体中析出的9．二次渗碳体是从CA钢液中析出的B铁素体中析出的C奥氏体中析出的D莱氏体中析出的10．在下述钢铁中，切削性能较好的是BA工业纯铁B45C白口铁DT12A四、名词讲解1、渗碳体：Fe3C为复杂晶体构造的空隙化合物，其硬度高，脆性大，塑性几乎等于零，硬脆相，是钢中主要加强相。2、铁素体：碳溶于α-Fe中所形成的空隙固溶体，铁素体仍保持α-Fe的体心立方晶格，由于空隙小，溶碳极少，力学性能与纯铁同样，强度、硬度不高，拥有优秀的塑性，770℃以下为铁磁性。3、奥氏体：碳溶于-Fe中所形成的空隙固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格，最高溶碳可达2.11%，强度、硬度较高，塑性好，无磁性。4、珠光体（P）：铁素体F与渗碳体Fe3C所形成的机械混淆物（平均含碳量0.77%），综合性能好。5、莱氏体（Ld或Le）：奥氏体A与渗碳体Fe3C所形成的机械混淆物（平均含碳量：4.3%），拥有硬而脆的性能。五、问答与计算题1、画出铁碳相图，注明相图中各特点点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。答：包晶反应：L(0.53％C)+δ-Fe(0.09％C)→γ-Fe(0.17％C)共晶反应：L(4.3％C)→γ-Fe(2.11％C)+Fe3C(6.69％C)共析反应：γ-Fe(0.77％C)→α-Fe(0.0218％C)+Fe3C(6.69％C)2、简述含碳量为0.35％钢的结晶过程和固态组织转变过程。答：由液相先凝结出δ铁素体，在1495℃进行包晶反应，生成γ奥氏体；连续冷却，由剩余的液相再次析出γ奥氏体，尔后变成单相奥氏体。冷至约800℃，从γ奥氏体中析出先共析α铁素体，在727℃进行共析反应，形成珠光体，最后获得铁素体加珠光体组织。3、分析含碳量0.14％的铁碳合金的结晶过程。答：含碳0．12％的钢，由液相冷却时，先形成δ铁素体，固液相分别按相图上的固、液相线成分变化，到1495℃包晶温度，部分进行包晶反应；新相γ奥氏体在已生成的δ铁素体上形核并向δ铁素体和液相中生长。反应后是两相组织δ铁素体+γ奥氏体。连续冷却获得单相奥氏体。冷却到GS线时从γ奥氏体中析出先共析α铁素体，在727℃进行共析反应，形成珠光体，最后获得铁素体加珠光体组织。4、画出Fe-Fe3C相图，分析含碳量为1.1wt％(重量百分比)的铁碳合金从液相平衡凝结到室温时的转变过程，画出组织转变表示图，并计算出室温时各组织的相对含量。答、1.1％C的钢由液相冷却时先进入L+γ奥氏体两相区，形成枝晶或等轴状γ奥氏体，尔后进入奥氏体单相区；连续冷却到~760℃，沿晶界析出二次渗碳体，在777℃节余的奥氏体转变成珠光体，最后的组织是珠光体+网状二次渗碳体，如图9-3所示。珠光体相对含量为：（6.67~1.1）/（6.69~0.77）×100％=94.4％网状渗碳体相对含量为：(1.1~0.77)/(6.69~0.77)×100％=5.6％5、1）试画出含碳量为0.55%的铁碳合金金相显微组织表示图；2）试分析含碳量分别为0.20%、0.45%、0.65%的铁碳合金在组织和力学性能上有何不同？答：1）0.45%的铁碳合金金相显微组织表示图：2）随含碳量↑，F↓，Fe3C↑。塑性、韧性下降，强度硬度↑6、说明含碳为1.9％的铁碳合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程及最后组织；计算该合金二次渗碳体的最大重量百重量；再分别计算共析转变后合金中铁素体和珠光体组织重量百重量。答：液相冷却时，先形成先共晶奥氏体枝晶或等轴晶，直至凝结完成。连续冷却时奥氏体枝晶无变化，到渗碳体在奥氏体的溶解度曲线后，沿晶界析出少量二次渗碳体。到共析温度后，节余的奥氏体全部转变成珠光体，最后获得珠光体和少量网状二次渗碳体。二次渗碳体的最大重量百重量：渗碳体=(1.9~0.77)／(6.69~0.77)×100％=19.09％共析转变后合金中铁素体重量百重量：铁素体=(6.69~1.9)／(6.69~0.0218)×100％=71.84％珠光体组织重量百重量：W珠光体=(6.69~1.9)／(6.69~0.77)×100％=80.91％7、说明含2.9％C的铁碳合金由液相缓冷到共析温度以下的组织变化过程及最后组织。计算共晶转变刚结束时先共晶奥氏体的重量百重量；再分别计算共析转变后合金中铁素体和全部的珠光体组织重量百重量。答：液相冷却时，先形成先共晶奥氏体枝晶，节余的液相进行共晶转变形成莱氏体，凝结完成。连续冷却时奥氏体枝晶周围析出二次渗碳体，到共析温度后，奥氏体转变成珠光体，最后获得枝晶状散布的珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体。先共晶奥氏体重量百重量：W奥氏体=(4.3—2.9)／(4.3—2.11）×100％=63.93％共析转变后合金中铁素体组织的重量百重量：W铁素体=(6.69—2.9)／(6.69—0.0218)×100％=56.82％共析转变后合金中全部珠光体组织的重量百重量：W珠光体=(6.69—2.9)／(6.69—0.77)×100％=64.02％8、为什么钢的渗碳在奥氏体中进行而不在铁素体中进行？答：γ-Fe即奥氏体中溶碳量为2.11%，而α-Fe仅能溶解0.0218%碳；另γ-Fe为高温相，D值大，所以在γ-Fe中渗碳。9、一堆钢材由于混淆，不知道化学成分，现抽出一根进行金相分析，其组织为铁素体加珠光体，其中珠光体的面积大概占40％，由于珠光体与铁素体的比容周边，可用显微组织中珠光体与铁素体的面积百分数取代两者的重量百分数，试估计该钢材的含碳量。10、已知珠光体的HBS＝180，δ＝20％，铁素体的HBS＝80，δ＝50％，试计算含碳量为0.45%的碳钢的硬度和伸长率。(提示：合金的性能值大概是它的各组织组成物的性能值与它的各组织组成物在合金中的含量的乘积和，或称为加权平均值)。11、指出以下名词的主要差别：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。答：一次渗碳体(呈长条状）、二次渗碳体（沿晶粒状~网络状散布）、三次渗碳体（小片状）、共晶渗碳体（连续集体或呈鱼骨状）、共析渗碳体（层片状）。第五章金属及合金的塑性变形(一)填空题1.硬位向是指外力与滑移面平行或垂直，取向因子为零，其含义是不论τk怎样，σs均为无量大，晶体无法滑移。2．从刃型位错的构造模型分析，滑移的实质是位错在切应力作用下沿滑移面渐渐搬动的结果。3．由于位错的增殖性质，所以金属才能产生滑移变形，而使其实质强度值大大的低于理论强度值。4.加工硬化现象是指随变形度增大，金属的强硬度显着增高而塑韧性显然下降的现象，加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力增加，造成加工硬化的根本源因是位错密度大大增加。5．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶粒位向差。6．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的强度增加，塑性降低。7．常温下使用的金属资料以微小晶粒为好，而高温下使用的金属资料以粗大晶粒为好。8．面心立方构造的金属有12个滑移系，它们是4｛111｝×3＜110＞。9．体心立方构造的金属有12个滑移系，它们是6｛110｝×2＜111＞。10．密排六方构造的金属有3个滑移系，它们是1｛0001｝×3＜īī20＞。11．单晶体金属的塑性变形主若是切应力作用下发生的，常沿着晶体中密排场和密排方向发生。12金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如显微组织拉长变成纤维组织、亚构造的细化变为形变亚构造、形变织构即晶粒沿某一晶向或晶面取向变形、加工硬化等等。13．拉伸变形时，晶体转动的方向是由滑移面转到与拉伸轴平行的方向。14晶体的理论服气强度约为实质服气强度的1500倍。15．内应力是指金属塑性变形后保存在金属内部的节余内应力和点阵畸变，它分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。(二)判断题1在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑移系有12个。（×）2．滑移变形不会惹起晶体构造的变化。（×）（位向）由于体心立方与面心立方晶格拥有同样的滑移系数量，所以它们的塑性变形能力也同样。×）5．在晶体中，原子排列最密集的晶面间的距离最小，所以滑移最困难。（×）6孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。（×）7．金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。（×）8单晶体主要变形的方式是滑移，其次是孪生。（√）9．细晶粒金属的强度高，塑性也好。（√）10．频频弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。（√）11．喷丸办理能显着提高资料的疲倦强度。（√）12．晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。（√）13．晶界处滑移的阻力最大。(√)14．滑移变形的同时陪伴有晶体的转动，所以，随变形度的增加，不仅晶格位向要发生变化，而且晶格种类也要发生变化。(×)15．滑移变形不会惹起晶格位向的改变，而孪生变形则要惹起晶格位向的改变。(√)．面心立方晶格一般不会产生孪生变形；密排六方晶格金属因滑移系少，主要以孪生方式产生变形。(√)(三)选择题1．能使单晶体产生塑性变形的应力为(B)A．正应力B．切应力2．面心立方晶体受力时的滑移方向为(B)A<111>

B<110>

C<100>

D<112>3．体心立方与面心立方晶格拥有同样的滑移系，但其塑性变形能力是不同样的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向A．少B．多C相等

(

B

)D．有时多有时少4．冷变形时，随着变形量的增加，金属中的位错密度(A)。A．增加B降低C无变化D．先增加后降低5．钢的晶粒细化此后能够(D)。A．提高强度B提高硬度C提高韧性D．既提高强度硬度，又提高韧性6．加工硬化现象的最主要原因是(B)。A．晶粒破裂细化B位错密度增加C晶粒择优取向D．形成纤维组织7．面心立方晶格金属的滑移系为(B)。A．<111>｛110｝B．<110>｛111｝

C．<100>｛110｝

D．

<100>｛111｝(四)问答题1、何谓加工硬化？产生的原因及除去的方法是什么？加工硬化有何意义？答：塑性变形中随变形程度增加，金属强硬度增加而塑韧性下降的现象称为加工硬化；加工硬化产生的原因：塑性变形惹起的位错密度的增加，致使大量位错间交互作用，互为阻截，使位错运动阻力增大，变形抗力增加；除去方法：再结晶退火加工硬化的意义：加强系统；使塑性变形平均2、（1）列举4种加强金属和合金的方法；2）指出晶粒大小对资料的机械性能影响的特别性？怎样获得微小的再结晶晶粒？答：(1)固溶加强、位错加强、晶界加强、第二相加强在常温条件下，晶粒愈微小，金属的强硬度愈高，塑韧性亦愈好。但高温下晶界强度低于晶内，晶粒微小强度反而下降，但晶粒过于粗大会降低塑性，故须采用适合粗的晶粒度。细化再结晶晶粒的举措：(1)控制变形度：第一须避开临界变形度，临界变形度之外，变形度越大晶粒越细；(2)控制变形温度：变形温度越低，晶粒越微小；(3)细化原始晶粒尺寸；(4)原始组织中保存必然量合金元素或杂质原子等。拉制半成品铜丝的过程以以下列图，试绘出不同样阶段的组织与性能变化表示图，并加以讲解。bHBδ4金属Ag经大变形量(70％)冷加工后，试样一端浸入冰水中，一端加热至0.9Tm，过程连续1小时，尔后将试样冷至室温。试画出沿试样长度的组织与硬度散布曲线，并简要说明之。答：Ⅰ.温度T<T再，仅答复，硬度略有下降；II.Ⅲ.

随T↑，再结晶，硬度大大↓，且随T↑，再结晶的体积％↑，HB↓；随温度↑，晶粒长大，晶界对位错运动阻

碍↓，故

HB

进—步↓。0.9TmTT再0℃HRCδⅠⅡⅢ5、低碳钢(0．1％C)板经大变形量冷轧后，进行了再结晶退火，对其进行拉伸实验，拉伸至延长率为8％时卸载，若：卸载后立刻拉伸；卸载后室温下放置10天后拉伸；卸载后700℃退火1小时，空冷至室温后再拉伸；卸载后在900℃退火保温10分钟，空冷至室温后再拉伸。试分别画出上述4种情况下的应力一应变曲线，并简要说明之。答：（1）卸载后立刻拉伸，溶质原子来不及在位错周边齐集，故无钉扎作用，所以无上、下服气点；且因加工硬化的作用，服气强度较第一次拉伸时有所提高；（2）经过室温时效，溶质原子在位错周边齐集又形成气团，钉扎位错，需要在较高应力下才能服气；一旦溶质原子脱钉，应力将下降，所以有上、下服气点。同样，由于加工硬化的作用，服气强度较第一次拉伸时有所提高；（3）对低碳钢，ε＝8％凑近临界变形量，所以在700℃(高于再结晶温度)退火后晶粒粗大，强度较低；4）900℃保温时发生重结晶，冷却后晶粒微小，所以加强提高。第六章答复与再结晶(一)填空题1.金属再结晶的前提是金属的塑性变形（或加工硬化），它与重结晶的主要差别是晶格种类不变。2.金属的最低再结晶温度是指开始出现再结晶现象时的最低温度，它与熔点的大概关系是T再≈0.4T熔。3钢在常温下的变形加工称冷加工，铅在常温下的变形加工称热加工。4．答复是冷变形后的金属在加热温度不高时，其光学组织未发生显然改变时所产生的某些亚构造和性能的变化过程。再结晶是冷变形金属在低于Ac1的较高温度下，经过新晶核的形成与长大，由畸变晶粒变为同样晶格种类的无畸变等轴晶粒的过程。5．临界变形量的定义是把对应获得特别粗大晶粒的变形度，平常临界变形量约在2%~10%范围内。6金属板材深冲压时形成制耳是由于形变织构造成的。7．依照经验公式得悉，纯铁的最低再结晶温度为T再≈0.31T熔。(二)判断题1．金属的起初变形越大，其开始再结晶的温度越高。（×）2．变形金属的再结晶退火温度越高，退火后获得的晶粒越粗大。（√）3．金属的热加工是指在室温以上的塑性变形过程。（×）4．金属铸件不能够经过再结晶退火来细化晶粒。（√）5．再结晶过程是形核和核长大过程，所以再结晶过程也是相变过程。（×）；6从金属学的见解看，凡是加热此后的变形为热加工，反之不加热的变形为冷加工。（×）7在必然范围内增加冷变形金属的变形量，会使再结晶温度下降。(√)8．凡是重要的构造部件一般都应进行铸造加工。（√）9．在冷拔钢丝时，若是总变形量很大，中间需安排几次退火工序。(√)10．从实质上讲，热加工变形不产生加工硬化现象，而冷加工变形会产生加工硬化现象。这是两者的主要区别。(×)(三)选择题1．变形金属在加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒取代旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型(A)。A．与变形前的金属同样B与变形后的金属同样C与再结晶前的金属同样D．形成新的晶型2．金属的再结晶温度是(B)A．一个确定的温度值B．一个温度范围C一个临界点D．一个最高的温度值3．为了提高大跨距铜导线的强度，能够采用适合的(A)。A．冷塑变形加去应力退火B冷塑变形加再结晶退火C热办理加强D．热加工加强4下面制造齿轮的方法中，较为理想的方法是(C)。A用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮B用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮C由圆钢棒热锻成圆饼再加工成齿轮D由钢液浇注成圆饼再加工成齿轮5．下面说法正确的选项是(C)。A冷加工钨在1000℃发生再结晶B钢的再结晶退火温度为450℃C冷加工铅在0℃也会发生再结晶D冷加工铝的T再≈0.4Tm＝0.4X660℃＝264℃6以下工艺操作正确的选项是(B)。A用冷拉加强的弹簧丝绳吊装大型部件淬火加热时入炉和出炉用冷拉加强的弹簧钢丝作沙发弹簧室温能够将保险丝拉成细丝而不采用中间退火7

D铅的铸锭在室温多次轧制成为薄板，中间应进行再结晶退火冷加工金属答复时，位错(C)。A．增加B．大量消失C．重排D不变8在同样变形量情况下，高纯金属比工业纯度的金属A．更易发生再结晶B．更难发生再结晶C更易发生答复D．更难发生答复

(

A)。9在室温下经轧制变形50％的高纯铅的显微组织是

(C)

。A．沿轧制方向伸长的晶粒B．纤维状晶粒C等轴晶粒D．带状晶粒(四)问答题1用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一同加热至

1000℃，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析其原因。答：主若是由于冷拉钢丝绳随工件一同加热至1000℃后，冷拉钢丝绳经历了答复、再结晶及晶粒长大过程，其强度大大降低，进而造成钢丝绳发生断裂。2．当把铅铸锭在室温下经多次轧制成薄铅板时，需不需要进行中间退火?为什么?答：不需要中间退火，由于铅铸锭在室温下轧制属于热加工，它会发生边加工边再结晶的消融过程。3．用冷拔钢丝围绕的螺旋弹簧，经低温加热后，其弹力要比未加热的好，这是为什么?答：冷拔钢丝经低温加热后，发生了答复过程，积蓄能部分除去；宏观内应力基本除去，微观内应力也除去一部分。4．在室温下对铅板进行弯折，你会感觉越弯越硬，但稍隔一会儿再行弯折，你会发现铅板又像初时同样娇嫩，这是什么原因?答：发生了答复和再结晶过程，使应力、积蓄能得以除去。5．三个低碳钢试样变形度为5％，15％，30％，若是将它们加热至800℃，指出哪个产生粗晶粒?为什么答：变形度为5％产生粗晶粒，由于金属的临界变形度为2%~10%，当钢的变形度为5％时，正幸亏临界变形度范围内。

?第八章扩散习题与思虑题(一)选择题1．菲克第必然律描绘了稳态扩散的特点，即浓度不随A距离B时间C

(温度

B

)变化2原子扩散的驱动力是

(

B

)A组元的浓度梯度

B组元的化学势梯度

C温度梯度（二）问答题1何谓扩散，扩散的实质是什么？固态扩散有哪些种类

?答：扩散指物质中原子或分子经过无规运动致使宏观迁移与传质的现象。扩散的实质指大量原子不断战胜原子之间能垒，跃迁到周边地点，实现宏观的物质迁移过程。固态扩散主要有两种：空位扩散和空隙扩散。2何谓上坡扩散和下坡扩散?试举例说明之。①下坡扩散：沿浓度降低的方向扩散，即原子由高浓度区向低浓度区扩散。如：不平均固溶体（铸件）平均化过程、渗碳等。②上坡扩散：沿浓度高升的方向扩散，即原子由低浓度区向高浓度区扩散。如：奥氏体转变成珠光体时碳由低浓度的奥氏体向高浓度的渗碳体扩散固态金属中要发生扩散必定知足哪些条件。答：①存在扩散驱动力——热力学条件梯度：化学位(主要）、温度、应力、电场、磁场等②扩散原子与基体有固溶性——前提条件③足够高温度——动力学条件④足够长时间——宏观迁移的动力学条件渗碳是将部件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面，尔后以下坡扩散的方式使碳原子从表层向内部扩散的热办理方法。试问：温度高低对渗碳速度有何影响?渗碳应当在r-Fe中进行仍是应当在α-Fe中进行?3）空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响？答：(1)温度越高，渗碳速度越快，反之，渗碳速度越慢。(2)诚然Dα-Fe≈163Dγ-Fe，但是钢在渗碳时仍旧在r-Fe中进行。原因是温度高有益于原子的扩散；还有-Fe的溶碳能力》α-Fe。3）空位密度和位错密度越大则渗碳速度越快；晶粒越小渗碳速度越快。由于空位密度和位错密度越大，晶界越多，晶格畸变能越大，原子扩散所需激活能越小，原子就越简单迁移。第九章热办理原理(一)填空题1初步晶粒度的大小决定于成分及冶炼条件。2在钢的各样组织中，马氏体的比容最大，而且随着w(C)的增加而增加。3．板条状马氏体拥有高的强度和硬度及必然的塑性与韧性。它的强度与奥氏体碳含量有关，马氏体板条群越细（或尺寸越小）则强度越高。4.淬火钢低温回火后的组织是低碳过饱和铁素体和粒状碳化物ε—FexC(x≈2.4)；中温回火后的组织是回火屈氏体，一般用于高弹性的构造件；高温回火后的组织是回火索氏体，用于要求足够高的强度及高的塑韧性的部件。5．钢在加热时，只有珠光体中出现了浓度起伏和构造起伏时，才有了转变成奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。6．马氏体的三个加强包括固溶加强、相变加强加强、时效（积淀）加强。7．第二类回火脆性主要产生于含Mn、、Cr、Ni等合金元素的钢中，其产生的原因是钢中晶粒界线偏聚的杂质元素增加的结果，这种脆性可用快冷来防备，其他在钢中加入W和Mo及形变（亚温回火）热办理等方法也能防备回火脆性。8．共析钢加热至稍高于727℃时将发生P→A的转变，其形成过程包括A的形核、A的长大、节余渗碳体的溶解和A成分平均化等几个步骤。9依照共析钢转变产物的不同样，可将C曲线分为珠光体、贝氏体、马氏体三个转变区。10依照共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属于扩散型转变，贝氏体转变属于半扩散型转变，马氏体转变属于非扩散型转变。11．马氏体按其组织形态主要分为片（针）状马氏体和板条状马氏体两种。其中板条状马氏体的韧性较好。12．马氏体按其亚构造主要分为胞状亚构造和孪晶亚构造两种。13．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为上贝氏体和下贝氏体两种。14．珠光体按其组织形态可分为片状珠光体和粒状珠光体；按片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。15、描绘过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有TTT和CCT两种；比较这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后者高一些，转变所需的时间前者比后者短一些，临界冷却速度前者比后者大。16、当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms点越低，转变后的节余奥氏体量越多。17钢的淬透性越高，则临界冷却速度越小；其C曲线的地点越靠右。18、在过冷A等温转变产物中，P和T的主要同样点是：都是共析体（F+层片状Fe3C）不同样点是：T的层片间距较小。19、用光学显微镜察看，上B的组织特点呈（羽毛）状，而下B则呈（黑色针）状。（二)判断题1．相变时新相的晶核之所以易在母相的晶界上第一形成，是由于晶界处能量高。（√）2．随奥氏体中W(C)的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增加。（×）3．第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不能逆的。（×）4．马氏体降温形成时，马氏体量的不断增加不是依赖原有的马氏体长大，而是不断形成新的马氏体。（√）5．钢经加热奥氏体化后，奥氏体中碳与合金元素的含量与钢中碳及合金元素的含量是相等的。（×）6．所谓实质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。（×）7．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体组成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)老是大于钢的w(C)。（√）8．马氏体是C在a-Fe中所形成的过饱和固溶体，当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生缩短。（×）9钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则过冷奥氏体愈牢固，C曲线愈靠左。(×)10、当共析成分的A在冷却发生P转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（×）(三)选择题1钢在淬火后所获得马氏体组织的粗细主要取决于B。A．奥氏体的实质晶粒度B．奥氏体的实质晶粒度C奥氏体的初步晶粒度D．珠光体和铁素体的原始晶粒度2．高碳片状马氏体脆性较大的原因是A。A．有显微裂纹存在B．固溶度太高C节余奥氏体存在于马氏体片间界处

D．转变不完好3．低碳板条马氏体中板条群的大小决定于C。A．冷却速度的大小B．奥氏体w(C)多少C奥氏体晶粒的大小D．以上都不是4在淬火钢中w(C)增加到0．6％此后，随w(C)增加硬度不再连续增加，这是由于

A随w(C)的增加节余奥氏体的量增加的关系B．随w(C)增加片状马氏体的量增加的关系C随w(C)增加淬火内应力增大的关系D．随w(C)增加非马氏体量减少的关系5．若钢中加入合金元素能使C曲线左移，则将使淬透性BA．提高B．降低C不改变D．对小试样提高，对大试样则降低6在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，此处BA．过冷奥氏体牢固性最好，转变速度最快B过冷奥氏体牢固性最差，转变速度最快C过冷奥氏体牢固性最差，转变速度最慢D过冷奥氏体牢固性最好，转变速度最慢7钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则BA．过冷奥氏体愈牢固，C曲线愈靠左B．过冷奥氏体愈牢固，C曲线愈靠右C过冷奥氏体愈不牢固，C曲线愈靠左D．过冷奥氏体愈不牢固，C曲线愈靠右8上贝氏体和下贝氏体的机械性能对照较，DA．两者拥有较高的强度和韧性B．两者拥有很低的强度和韧性C上贝氏体拥有较高强度和韧性D．下贝氏体拥有较高强度和韧性9．过共析钢加热到Ac1一Accm之间时，则AA．奥氏体的w(C)小于钢的w(C)B奥氏体的w(C)大于钢的w(C)C奥氏体的w(C)等于钢的w(C)D．无法判断两者w(C)的关系(四)问答题、M的实质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？答：M的实质是C在α-Fe中的过饱和固溶体。相变加强、固溶加强和时效加强高碳M的脆性大，是由于其C的过饱和度大，则内应力大造成。其他，孪晶构造增加了其脆性。2、为什么马氏体的塑性和韧性与其碳含量（或形态）亲密有关？高碳马氏体由于过饱和度大、内应力高和存在孪晶构造，所以硬而脆，塑性、韧性极差，但晶粒细化获得的隐晶马氏体却有必然的韧性。而低碳马氏体，由于过饱和度小，内应力低和存在位错亚构造，则不仅强度高，塑性、韧性也较好。热办理方式组织a水淬M＋A残b分级淬火M＋A残c油淬S+T＋M＋A残d等温淬火B下＋A残e正火P+S?3、?直径为10mm的共析钢小试样加f退火Pg等温退火P热到相变点A1以上30℃，用图1-82所示的冷却曲线进行冷却，分析其所获得的组织，说明各属于什么热办理方法。答：4、有一根长2米直径20mm的实心T12钢圆棒，不平均加热，加热后棒料温度以以下列图，假定各段冷却介质如表所示，请在各段中填入相应的相组织，并分析其力学性能。A

B

C

D1000

℃

750℃

700℃

500℃ABCD水冷粗M+A残M+A残P+Fe3CIIP+Fe3CII油冷粗T+M+Fe3CII+A残T+M+Fe3CII+A残P+Fe3CIIP+Fe3CII炉冷粗P+Fe3CII网P+Fe3CIIP+Fe3CIIP+Fe3CII空冷粗P+Fe3CIIS+Fe3CIIP+Fe3CIIP+Fe3CII5、试比较索氏体和回火索氏体，托氏体和回火托氏体，马氏体和回火马氏体之间在形成条件、组织形态、性能上的主要差别。答：马氏体回火马氏体形成条件230～－50℃淬火后低温回火150～250℃以上组织形态碳在α－Fe中过饱和的固溶体，形态为由过饱和的α相与其共格的ε－Fe2.4C组片状或板条状成，形态保存原M形状高碳片状M，硬度（64～66HRC）、脆由于需低温淬火的都为高碳钢，故保持淬火性能性大，塑性、韧性差。低碳板条状M，M的高硬度（58～62HRC)硬度（30～50HRC），塑性韧性较高高耐磨性，降低淬火应力和脆性。1、说明以下符号的物理意义及加热速度、冷却速度对它们的影响：Ac1、Ar1、Ar3、Ac3、Accm、Arcm答：Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度Ac3——加热时铁素体全部溶入奥氏体的终了温度Accm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度冷却速度越大，以上临界温度偏离平衡地点越大。2、今有40钢坯（平衡组织）从室温迟缓加热到1000℃保温，详述其在加热过程中的组织转变过程。知Ac1＝724℃，Ac3＝790℃。答：加热温度低于Ac1＝724℃时，组织不变；加热温度大于724℃后珠光体转变成奥氏体，温度在724~790℃时，组织为A+F；加热温度大于790℃后，铁素体全部溶入奥氏体中，此时组织为微小的A；随加热温度的连续高升，达到1000℃保温，组织为粗大的奥氏体。、何谓奥氏体的初步晶粒度，实质晶粒度，实质晶粒度？为什么用铝脱氧的钢或加入少量V、Ti、Nb、Zr、W、Mo等元素的钢是实质细晶粒钢？实质细晶粒钢的奥氏体实质晶粒可否必然微小。答：初始晶粒度—奥氏体转变刚结束时的晶粒大小。实质晶粒度—详细加热条件下获得的奥氏体晶粒大小。①与详细热办理工艺有关：热办理温度↑，时间↑，晶粒越大。②与晶粒可否简单长大有关实质晶粒度—指钢在特定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性，分为实质粗晶粒度和实质细晶粒度。Al脱氧沉着钢和含V、Ti、Nb、Zr钢，因有难溶粒子的机械阻截作用（钉扎作用），加热奥氏体化时晶粒不易粗化。实质粗晶粒度钢实质晶粒度其实不是必然粗大，实质细晶粒度钢实质晶粒度其实不是必然细小，而与详细的热办理工艺有关。可是表征该钢种在平常的热办理条件下A晶粒长大的趋势，不代表真切、实质晶粒大小。4、画出T8钢过冷奥氏体等温转变曲线，在等温转变曲线上画出为获得以下组织应采用的连续冷却曲线：（1）索氏体＋珠光体；（2）马氏体＋节余奥氏体；（3）屈氏体＋马氏体＋节余奥氏体。共析碳钢TTT曲线共析碳钢CCT曲线A1TPfPSC′C①MsVc″③②VcVc′MfM+A′M+P+A′Pτ共析碳钢TTT与CCT曲线5、钢中马氏体高强度高硬度的实质是什么？钢中马氏体的硬度主要与什么因素有关？答：固溶加强：碳处于α相扁八面体空隙中，造成晶格的正方畸变，其应力场与位错发生强烈交互作用→提高M强度和硬度。相变加强：A转变成M时，造成高密度位错、孪晶、层错。时效加强：碳及合金元素向位错或弊端处扩散偏聚或析出，钉扎位错。其他，原始A晶粒越细，M强度越高。由于M相界面越多，阻截位错的运动阻力越大。钢中马氏体的硬度主要与碳含量有关。、钢中板条马氏体拥有较好的强韧性，而片状马氏体塑韧性较差，可否用板条马氏体取代片状马氏体？答：能够。低碳钢或低合金钢采用强烈淬火(盐溶液)——获得全板条状M。中碳低合金钢或中碳合金钢采用高温加热淬火——使A成分平均，除去富碳区，淬火后获得很多板条M。高碳钢采用低温快速、短时加热淬火——可保存很多未溶碳化物，降低A中含碳量并阻拦富碳区形成→获得很多板条状M。7、影响过冷奥氏体等温转变C曲线的因素有哪些？试述钢中含碳量及合金元素对Ms、f、AR量的影响。答：影响过冷奥氏体等温转变C曲线的因素有：⑴化学成分①含碳量：亚共析钢：随C%↑，C曲线右移；过共析钢：随C%↑，C曲线左移；∵未溶Fe3C↑。奥氏体中含碳量越高，Ms、Mf点越低，AR量越多。②合金元素a、除Co、Al(ω>2.5%)外，其他合金元素随Me%↑，C曲线右移。Co、Al使Ms、MfAl↑，其他合金元素使Ms、Mf↓，AR量增加。但须溶入A中。b、非碳化物形成元素：只改变C曲线地点，如：Co,Al,Ni,Cu,SiTSiCo,Al

Ni,Si,Cu,MnNi,Cu,MnMsCo,Al外全部合金元素τc、强碳化物形成元素：Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr等，改变C曲线地点和形态T中强碳化物形成元素Cr的影响τ强碳化物形成元素W,Mo,V,Ti,Nb等的影响注意：如Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr等形成牢固的碳化物，加热时未溶入A,反而降低A牢固性，使C曲线左移。8、何谓上临界冷却速度？何谓下临界冷却速度？它在生产中有何实质意义？答：连续冷却中全部A过→P的最大Vc′——下临界冷却速度连续冷却中全部A过→M的最小Vc——上临界淬快速度临界淬快速度Vc是表示钢接受淬火的能力，即获得M的难易程度，它是研究钢淬透性、合理选择钢材、制校正确热办理工艺的重要依照之一。Vc′和Vc可估计淬火后钢件的组织和性能。第十章热办理工艺(一)填空题2．时效的方式有自然时效及人工时效两种方式。3．球化退火后，球化等级可否符合要求，主要决定于退火温度及退火时间。4一般来讲，热办理不会改变被热办理工件的化学成分，但却能改变它的组织构造。5依照铁碳相图，碳钢进行完好退火的正常加热温度范围是AC3+20~30℃，它仅用于亚共析钢。钢球化退火的主要目的是降低硬度，平均组织，改良切屑加工性能，它主要适于过共析钢。7钢的正常淬火加热温度范围，对亚共析钢为Ac3以上30～50℃；对共析和过共析钢则为Ac1以上50℃。8把两个45钢的退火态小试样分别加热到Acl～Ac3之间和Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为M；后者为M。

30～F加9把加热到Accm以上温度后缓冷下来的T10钢小试样从头加热到Acl以下温度，尔后快速水冷，所获得的组织为P加渗碳体。10淬火钢进行回火的目的是减少或除去内应力，保证相应的组织转变，提高钢的塑韧性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适合配合；回火温度越高，钢的强度与硬度越低。11T8钢低温回火温度一般不高出250℃，回火组织为回火M。12．碳钢高温回火的温度一般为500~650℃，回火组织为回火S，高温回火主要适于承受冲击并要求有优秀综协力学性能的部件。13．淬火钢在(250～400)℃回火后产生的脆性平常称为回火脆性。

第一类回火脆性

或低温回火脆性

或不能逆14作为淬火介质，食盐水溶液（NaCl）浓度为15．淬火内应力主要包括组织应力和热应力16．淬火时，钢件中的内应力高出钢的服气度时，钢件便会发生裂纹。

10%，苛性钠(NaOH)水溶液浓度为两种。强度时，便会惹起钢件的变形；高出钢的

15%

。

抗拉强17．热应力的大小主要与冷却速度造成部件截面上的

温差有关，冷却速度

越大

，截面温差

越大，产生的热应力愈大。19．拥有最正确实削加工性能的硬度范围一般为170~250HBS，为便利切削加工，不同样钢材宜采用不同样的热处理方法。w(C)<0．5％的碳钢宜采用正火，w(C)高出共析成分的碳钢宜采用球化退火，w(C)＝在0．5％至共析成分之间的碳钢宜采用完好退火。20．常有淬火弊端有硬度不足、开裂、过热和脱碳等。21．感觉加热是利用电磁感觉原理，使工件表面产生密度很高的感觉电流而加热的—种加热方法。22．我国常用的感觉加热设施中，高频设施频次范围为80~1000KHz,中频设施频次范围为2500~8000Hz，工频设施频次范围为50Hz。23．工件经感觉加热表面淬火后，表面硬度一般比一般淬火的高2~3HRC，这种现象称应。24化学热办理包括分解、吸取和扩散三个基本过程。26．渗碳部件表面碳含量应控制在0.85~1.05%之间为宜。否则会影响钢的机械性能。W(C)过低，使硬度下降，W(C)过高，使表层网站碳化物增加，脆性增大。27依照氮化部件所用钢材和技术条件不同样，抗磨氮化可分为一段渗氮法、二段浸透法

集肤效和三段渗氮法三种。（二)判断题1．回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，两者可是形成过程不同样，但组织形态和性能则是同样的。（×）2．硬度试验操作既简单，又快速，不需要制备专门试样，也不会损坏部件，依照测得的硬度值还能够估计