内科大金属学与热处理试题（三套）及答题要点

考生班级________________学生学号：考生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………装………订…………………线…………………《金属学与热处理》考试试题A课程号：考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2007-1,2班任课教师：王海燕考试时间：2009年7月一、名词解释（每题3分，共24分）1、晶胞2、过冷度3、同素异构转变4、淬透性5、蝴蝶形规律6、再结晶7、临界淬火冷却速度8、热处理二、填空题（共12空，每空1分，共12分）1、扩散第一定律的数学表达式为。2、面心立方晶胞的原子数为，致密度为。3、纯金属铸锭的宏观组织由三个区组成：，和。4、钢在冶炼过程中，难免会混入一些杂质，对其性能造成影响，其中，S会使钢。5、根据转变产物和转变温度不同，共析钢C曲线由上至下可分为三个区：，，和。6、列举1个扩大奥氏体区的元素，1个强碳化物形成元素。三、简答（共54分）1、指出20CrMnTi和40Cr两个钢号的类别、合金元素作用、热处理工艺。（6分）2、比较板条马氏体和片状马氏体的组织形态，简述板条马氏体具有高强度的原因。（6分）3、为什么晶粒越细小，强度硬度越高，塑韧性越好？（6分）4、确定下列退火工艺，指出退火目的。（6分）1）经冷轧后的45钢钢板；2）具有片状渗碳体的T12钢坯；3）深冲后的黄铜弹壳5、含碳量为0.8%和1.2%的碳钢，哪个硬度高？哪个强度高？为什么？（6分）6、简述高速钢的热处理工艺特点。（6分）7、提高不锈钢耐蚀性的措施有哪些？（6分）8、举出材料强化的3种方法，简要分析其强化机理。（6分）9、为何铝条很柔软，容易弯折，而镁条不易弯折，却很容易脆断？（6分）四、计算（10分）某工厂仓库中积压了许多碳钢，由于钢材混杂，不知其化学成分，现找出一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体和铁素体，其中铁素体占75%，则此钢的含碳量大约为多少？分析此含碳量的钢从液态冷却到室温的平衡结晶过程。

内蒙古科技大学2008/2009学年第一学期《金属学与热处理》考试试题A答题要点课程号：考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2007-1,2班任课教师：王海燕考试时间：2009年7月一、名词解释（每题3分，共24分）1、晶胞：晶格中能够完全反映晶格特征的最小几何单元。2、过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度的差值。3、同素异构转变：同种元素在固态下随温度而发生的晶体结构的转变4、淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力。5、蝴蝶形规律：合金凝固过程中，液相和固相成分分别沿液固相面上的空间曲线变化，这两条曲线在成分三角形上的投影像一只蝴蝶，因此称为蝶形规律。6、再结晶：冷变形金属在加热过程中，重新产生无畸变的新晶粒，组织与性能回复到变形前状态的热处理工艺。7、临界淬火冷却速度：奥氏体在冷却时，直接转变为马氏体组织的最小冷却速度。8、热处理：通过加热保温和冷却的方法改变钢的组织、结构以获得工件所要求性能的一种热加工技术。二、填空题（共12空，每空1分，共12分）1、扩散第一定律的数学表达式为J=-Ddc/dx。2、面心立方晶胞的原子数为4，致密度为0.74。3、纯金属铸锭的宏观组织由三个区组成：表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。4、钢在冶炼过程中，难免会混入一些杂质，对其性能造成影响，其中，S会使钢热脆。5、根据转变产物和转变温度不同，共析钢C曲线由上至下可分为三个区：珠光体，贝氏体，马氏体。6、列举1个扩大奥氏体区的元素比如Ni，1个强碳化物形成元素比如Ti。注：对概念基本掌握，能够延伸拓展，可酌情给分。三、简答（共54分）1、指出20CrMnTi和40Cr两个钢号的类别、合金元素作用、热处理工艺。（6分）1）20CrMnTi：渗碳钢。淬火+低温回火，Cr：提高淬透性Mn：提高淬透性，强度Ti：形成合金渗碳体。高硬度，耐磨性能2）40Cr：调质钢。淬火+高温回火，Cr：提高淬透性。综合机械性能2、比较板条马氏体和片状马氏体的组织形态，简述板条马氏体具有高强度的原因。（6分）1）板条马氏体：在150℃~250℃回火时，一般不析出碳化物，碳原子几乎全偏聚在位错线附近。2）片状马氏体：微细挛晶使滑移系减少，以及回火时碳化物沿挛晶面不均匀析出，碳浓度高，晶格畸变大，淬火应力大以及存在高密度纤维裂纹，所以硬而脆，韧性差。板条马氏体高强度原因：碳含量低，晶格畸变小，可自回火，碳化物分布均匀，胞状亚结构位错分布不均匀，存在低密度位错区，无纤维裂纹。3、为什么晶粒越细小，强度硬度越高，塑韧性越好？（6分）1）晶粒越细小,强化效果越好（3分）晶界和相邻晶粒位向差阻碍了位错运动。多晶体晶界多，晶粒越小，强化效果好。2）晶粒越细小,塑韧性越好.（3分）单位面积的晶粒数目多，有利变形取向多.晶内和晶界的应变差异小，引起的应力集中小.晶界多且曲折，裂纹不易传播.4、确定下列退火工艺，指出退火目的。（6分）1）经冷轧后的45钢钢板；2）具有片状渗碳体的T12钢坯；3）深冲后的黄铜弹壳1）Ac3+30-50℃淬火+500-650℃高温回火，回火组织为回火索氏体，具综合机械性能。2）Ac1+30-50℃淬火+150-250℃低温回火，回火组织为回火马氏体，高强度、耐磨性。3）去应力退火。消除应力。5、含碳量为0.8%和1.2%的碳钢，哪个硬度高？哪个强度高？为什么？（6分）答：含碳量为0.8%的强度高。对于过共析钢，含碳量越高，二次渗碳体增多，分布在晶界，弱化晶界，使得轻度降低。6、简述高速钢的热处理工艺特点。（6分）1）淬火加热温福要高，使合金元素充分固溶。（3分）2）回火三次，为了消除残余奥氏体。（3分）7、提高不锈钢耐蚀性的措施有哪些？（6分）1）均匀的基体2）加合金元素Cr、Ni、Si等提高基体金属的电极电位3）低碳。4）加入合金元素使钢的表面形成结构致密膜8、举出材料强化的3种方法，简要分析其强化机理。（6分）答：举出任意三例即可。固溶强化：溶质原子的溶入使晶格发生畸变，产生应力场，导致强化。位错强化：位错密度越高，位错运动时越容易发生相互交割，造成位错运动的障碍，阻碍塑性变形，提高强度。第二相强化：第二相粒子可以有效阻碍位错运动，阻碍滑移，提高强度。细晶强化：晶粒越细小，晶界越多，畸变越高，对塑性变形的阻碍越大。形变强化：塑变时，位错密度增加，阻碍运动，强度增加。马氏体强化：包括碳原子的固溶强化，相变强化以及时效析出第二相强化。9、为何铝条很柔软，容易弯折，而镁条不易弯折，却很容易脆断？（6分）铝为面心立方结构，滑移系多，12个；镁为密排六方结构，滑移系少，3个。四、计算（10分）某工厂仓库中积压了许多碳钢，由于钢材混杂，不知其化学成分，现找出一根，经金相分析后，发现其组织为珠光体和铁素体，其中铁素体占75%，则此钢的含碳量大约为多少？分析此含碳量的钢从液态冷却到室温的平衡结晶过程。解：设此钢含碳量为x%.（5分）根据杠杆定律，(0.77-x)/(0.77-0.0218)=75%计算过程略。分析该钢从液态平衡冷却到室温的平衡结晶过程。（5分）解：在结晶过程中，合金最初按匀晶转变结晶出δ固溶体。然后，在包晶转变线，液相与δ固溶体在恒温下发生包晶转变，形成奥氏体。包晶转变后，剩余液相继续结晶成奥氏体。单相奥氏体冷却到与GS线相交，析出铁素体。当温度降到与共析线相交，发生共析转变，形成珠光体。注：基本概念掌握清楚，可酌情给分。

内蒙古科技大学2008/2009学年第一学期《金属学与热处理》考试试题B课程号：考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2007-3，4，5班任课教师：王海燕考试时间：2009年7月一、名词解释（每题3分，共27分）1、晶胞2、过冷度3、伪共晶4、同素异构转变5、直线法则6、枝晶偏析7、临界淬火冷却速度8、热处理9、淬透性二、填空题（共21空，每空1分，共21分）1、面心立方晶胞的原子数为，配位数为，致密度为。2、纯金属铸锭的宏观组织由三个区组成：、、。3、钢在冶炼过程中，难免会混入一些杂质，对其性能造成影响，其中，会使钢产生冷脆，会使钢产生热脆。4、固态物质中的扩散现象很慢，不容易察觉，是效应证实了扩散现象的存在。5、从金属学角度来看，热加工是指在温度以上的加工过程。6、共析碳钢加热时奥氏体形成共分为，，和四个阶段。7、根据转变产物和转变温度不同，共析钢C曲线由上至下可分为三个区：，，。8、列举1个扩大奥氏体区的元素，1个强碳化物形成元素。9、刃形位错的位错线与柏氏矢量（平行或垂直）。三、简答（共42分）1、对号入座。（6分）题目一：将各钢号和其汉语名称对号入座。(1)W18Cr4V是；(2)20CrMnTi是；(3)65Mn是；(4)GCr15是。备选项：a模具钢；b弹簧钢；c马氏体不锈钢；d轴承钢；e渗碳钢；f高速钢。题目二：将各钢号和其合金作用对号入座。(1)60Si2Mn中Mn的作用为；(2)W18Cr4V中W的作用为。备选项：a提高淬透性；b细化晶粒；c提高红硬性；d形成碳化物2、比较板条马氏体和片状马氏体的组织形态以及性能特点。（6分）3、晶粒大小对金属的机械性能有什么影响？试说明在实际生产中如何控制晶粒大小？（6分）4、指出下列工件的淬火及回火工艺规范，并说明其回火后获得的组织。（6分）5、简述高速钢的热处理工艺特点。（6分）6、举出材料强化的3种方法，简要分析其强化机理。（6分）7、确定下列退火工艺，指出退火目的。（6分）四、计算（10分）分析含碳量为0.45%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，计算室温下的相组成物含量。

内蒙古科技大学2008/2009学年第一学期《金属学与热处理》考试试题B答题要点课程号：考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2007-3，4，5班任课教师：王海燕考试时间：2009年7月一、名词解释（每题3分，共27分）1、晶胞：晶格中能够完全反映晶格特征的最小几何单元。2、过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度的差值。3、伪共晶：非共晶成分的合金得到全部共晶组织。4、同素异构转变：同种元素在固态下随温度而发生的晶体结构的转变5、直线法则：设合金o在某一温度处于两相平衡,这两个相的成分点分别为a和b,则aob一定在一条直线上.6、枝晶偏析：由于固溶体不平衡结晶，使前后结晶出的固相成分不同，形成晶内偏析。呈树枝状，枝干与枝间化学成分不同。7、临界淬火冷却速度：奥氏体在冷却时，直接转变为马氏体组织的最小冷却速度。8、热处理：通过加热保温和冷却的方法改变钢的组织、结构以获得工件所要求性能的一种热加工技术。9、淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力。二、填空题（共21空，每空1分，共21分）1、面心立方晶胞的原子数为4，配位数为12，致密度为0.74。2、纯金属铸锭的宏观组织由三个区组成：表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。3、钢在冶炼过程中，难免会混入一些杂质，对其性能造成影响，其中，p会使钢产生冷脆，s会使钢产生热脆。4、固态物质中的扩散现象很慢，不容易察觉，是可肯达尔效应证实了扩散现象的存在。5、从金属学角度来看，热加工是指在再结晶温度以上的加工过程。6、共析碳钢加热时奥氏体形成共分为奥氏体晶核的形成，晶核长大，残余渗碳体溶解和奥氏体均匀化四个阶段。7、根据转变产物和转变温度不同，共析钢C曲线由上至下可分为三个区：珠光体，贝氏体，马氏体。8、列举1个扩大奥氏体区的元素比如Ni，1个强碳化物形成元素比如Ti。9、刃形位错的位错线与柏氏矢量垂直（平行或垂直）。三、简答（共42分）1、对号入座。（6分）题目一：将各钢号和其汉语名称对号入座。(1)W18Cr4V是f；(2)20CrMnTi是e；(3)65Mn是b；(4)GCr15是d。备选项：a模具钢；b弹簧钢；c马氏体不锈钢；d轴承钢；e渗碳钢；f高速钢。题目二：将各钢号和其合金作用对号入座。(1)60Si2Mn中Mn的作用为a；(2)W18Cr4V中W的作用为c。备选项：a提高淬透性；b细化晶粒；c提高红硬性；d形成碳化物2、比较板条马氏体和片状马氏体的组织形态以及性能特点。（6分）1）板条马氏体：在150℃~250℃回火时，一般不析出碳化物，碳原子几乎全偏聚在位错线附近。2）片状马氏体：微细挛晶使滑移系减少，以及回火时碳化物沿挛晶面不均匀析出，碳浓度高，晶格畸变大，淬火应力大以及存在高密度纤维裂纹，所以硬而脆，韧性差。3、晶粒大小对金属的机械性能有什么影响？试说明在实际生产中如何控制晶粒大小？（6分）1）晶粒越细小,强化效果越好（3分）晶界和相邻晶粒位向差阻碍了位错运动。多晶体晶界多，晶粒越小，强化效果好。2）晶粒越细小,塑韧性越好.（3分）单位面积的晶粒数目多，有利变形取向多.晶内和晶界的应变差异小，引起的应力集中小.晶界多且曲折，裂纹不易传播.可以增加过冷度，振动搅拌，加变质剂。4、指出下列工件的淬火及回火工艺规范，并说明其回火后获得的组织。（6分）1）60钢弹簧；2）机床主轴3）T12锉刀1）Ac3+30-50℃淬火+350-500℃中温回火，回火组织为回火屈氏体，弹性极限高。2）Ac3+30-50℃淬火+500-650℃高温回火，回火组织为回火索氏体，具综合机械性能。3）淬火和低温回火：获得回火马氏体+粒状渗碳体，高强度、高耐磨性。5、简述高速钢的热处理工艺特点。（6分）1）淬火加热温福要高，使合金元素充分固溶。（3分）2）回火三次，为了消除残余奥氏体。（3分）6、举出材料强化的3种方法，简要分析其强化机理。（6分）答：举出任意三例即可。固溶强化：溶质原子的溶入使晶格发生畸变，产生应力场，导致强化。位错强化：位错密度越高，位错运动时越容易发生相互交割，造成位错运动的障碍，阻碍塑性变形，提高强度。第二相强化：第二相粒子可以有效阻碍位错运动，阻碍滑移，提高强度。细晶强化：晶粒越细小，晶界越多，畸变越高，对塑性变形的阻碍越大。形变强化：塑变时，位错密度增加，阻碍运动，强度增加。马氏体强化：包括碳原子的固溶强化，相变强化以及时效析出第二相强化。7、确定下列退火工艺，指出退火目的。（6分）1）具有片状渗碳体的T12钢坯；2）深冲后的黄铜弹壳1）Ac1+30-50℃淬火+150-250℃低温回火，回火组织为回火马氏体，高强度、耐磨性。2）去应力退火。消除应力。四、计算（10分）分析含碳量为0.45%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，计算室温下的相组成物含量。见书例题，略。

内蒙古科技大学2010/2011学年第二学期《金属学与热处理》考试试题A课程号：61107305-02 考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2009任课教师：考试时间：2011年7月 备注：一、名词解释（共8题，每题3分，共24分）晶格过冷现象枝晶偏析同素异构转变临界分切应力再结晶柯肯达尔效应热处理二、填空题（共18空，每空1分，共18分）1．在外加切应力作用下，刃位错的运动方向与柏氏矢量。2、面心立方晶格的原子数为，致密度为。3、除元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能使C曲线右移。4、淬火温度主要根据钢的临界点确定。通常，亚共析钢的淬火加热温度为：。5、根据转变产物和转变温度不同，共析钢C曲线由上至下可分为三个区：，，和。6、从Ti、Nb、V、Ni、Si、Co、Al、Cu、Zr、W、Mo等11种元素中分别选出一种非碳化物形成元素，一种碳化物形成元素。（各列出一种就可以）7、钢中的元素使得钢引起热脆。8、单晶体塑性变形的基本方式主要有和两种。9、扩散第一定律的数学表达式为，扩散系数的表达式为。10、成分过冷对晶体生长形状的影响为：随着成分过冷区加大，晶体成长形状依次为、、。三、简答题（共6题，共48分）1、将各合金钢的钢号、汉语名称、合金元素作用对号入座。题目一：将各钢号和其汉语名称对号入座。（6分）(1)45钢是；(2)5CrMnMo是；(3)1Cr17是；(4)16Mn是；(5)60Si2Mn是；(6)GCr15是。备选项：a模具钢；b弹簧钢；c马氏体不锈钢；d轴承钢；e渗碳钢；f高速钢；g铁素体不锈钢h调质钢k低合金构件钢。题目二：将各钢号和其合金作用对号入座。（6分）(1)65Mn中Mn的作用为；(2)GCr9中Cr的作用；(3)W18Cr4V中W的作用为；(4)20CrMnTi中Ti的作用为；(5)9SiCr中Si的作用为；（6）40CrNiMo中Mo的作用为。备选项：a提高淬透性；b细化晶粒；c提高红硬性；d形成碳化物e固溶强化f提高第二类回火脆性2、马氏体按组织形态分哪几种？比较各自的组织形态及性能特点。（6分）3、淬火的目的是什么？淬火时容易产生哪些缺陷？如何防止？（6分）4、含碳量为1.5%的钢比含碳量为0.77%的钢硬度高，强度低，分析其原因。（6分）5、确定下列退火工艺，指出退火目的。（6分）①深冲后的黄铜弹壳；②ZG35的铸造齿轮；③具有片状渗碳体的T12钢坯；6、固态下完全不互溶的三元共晶相图如图所示，分析合金O’的结晶过程。（6分）7、拟用45钢制造轴类零件，工艺路线为：锻造——热处理1——机加工——热处理2——磨加工；请指出：热处理1和热处理2的名称和目的：（6分）四、分析含碳量为0.6%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，写出室温组织。并计算组织组成物含量。（10分）

学生班级________________学生学号：学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………《金属学与热处理》考试试题A课程号：61107305-01 考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金2009任课教师：王海燕考试时间：2011年11月 备注：一、名词解释（共8题，每题3分，共24分）1.晶胞：从晶格中选取的能够完全反映晶格特征的最小几何单元。2．过冷度：金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差。3.离异共晶：先共晶相数量较多、共晶组织较少时，共晶组织依附于先共晶相生长，剩余的另一相单独存在于晶界处，使共晶组织特征消失,这种两相分离的共晶称为离异共晶。4．同素异构转变：同种元素在固态下随温度而发生的晶体结构的转变。5.蝶形规律：合金凝固过程中，液相和固相成分分别沿液固相面上的空间曲线变化，这两条曲线在成分三角形上的投影像一只蝴蝶，因此称这规律为蝶形规律。6．临界分切应力：使滑移系开动的最小分切应力。7．再结晶：冷变形金属在加热时，组织与性能回复到变形前状态的热处理工艺。8.临界淬火冷却速度：过冷奥氏体在连续冷却过程中不发生分解，全部发生马氏体转变的最小冷却速度。二、填空题（共18空，每空1分，共18分）1．钢的品质由有害杂质S和P的含量决定。2．钢的热处理工艺是由加热、保温、冷却三个阶段组成。3．请举出1个强碳化物形成元素V，1个扩大奥氏体区的元素Ni。4．淬火温度主要根据钢的临界点确定。通常，亚共析钢的淬火加热温度为：AC3以上30-50℃。5．在外加切应力作用下，刃位错的运动方向与柏氏矢量垂直。6．固体中的扩散现象难以察觉，是柯肯达尔效应效应证明了固体中扩散的存在。7．扩散系数的数学表达式为，扩散第一定律的数学表达式为D=-Jdc/dx。8.W18Cr4V中，W的作用为红硬性，40CrNiMo中，Mo的作用为防止第二类回火脆性，GCr15中，Cr的作用为形成合金渗碳体。9.Cu是面心晶体结构，其配位数为12。再举例说出一种具有该结构的典型金属Al。三、简答题（共8题，每题6分，共48分）学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………答：晶粒越小，强度硬度越高，塑韧性越好。途径：1）增大过冷度（2分）2）加入变质剂（2分）3）振动、搅拌（2分）2、比较板条马氏体和片