金属学及热处理习题解

金属学与热处理总结

一、金属的晶体结构

重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。

基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺

晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。

金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。

位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。

位错的柏氏矢量具有的一些特性：

①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。

刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。

晶界具有的一些特性：

①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。

二、纯金属的结晶

重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。

基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。

相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。

过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T ?为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ?∝?）也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。

细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。

铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。

三、二元合金的相结构与结晶

重点内容：杠杆定律、相律及应用。

基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。

相律：f = c – p + 1其中，f 为 自由度数，c 为 组元数，p 为 相数。

伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。

合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。

合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。

四、铁碳合金

重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算。

基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。

钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。

奥氏体与铁素体的异同点：

相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。

不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%，奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。

二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。

相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。

不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。

成分、组织与机械性能之间的关系：如亚共析钢。亚共析钢室温下的平衡组织为F＋P，F的强度低，塑性、韧性好，与F相比P强度硬度高，而塑性、韧性差。随含碳量的增加，F 量减少，P量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降

五、三元合金相图

重点内容：固态下无溶解度三元共晶相图投影图中不同区、线的结晶过程、室温组织。

基本内容：固态下无溶解度三元共晶相图投影图中任意点的组织并计算其相对量。

三元合金相图的成分表示法；直线法则、杠杆定律、重心法则。

六、金属及合金的塑性变形与断裂

重点内容：体心与面心结构的滑移系；金属塑性变形后的组织与性能。

基本内容：固溶体强化机理与强化规律、第二相的强化机理。霍尔——配奇关系式；单晶体塑性变形的方式、滑移的本质。

塑性变形的方式：以滑移和孪晶为主。

滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对另一部分作相对的滑动。滑移的本质是位错的移动。

体心结构的滑移系个数为12，滑移面：{110}，方向<111>。面心结构的滑移系个数为12，

滑移面：{111}，方向<110>。

金属塑性变形后的组织与性能：显微组织出现纤维组织，杂质沿变形方向拉长为细带状或粉碎成链状，光学显微镜分辨不清晶粒和杂质。亚结构细化，出现形变织构。性能：材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降；比电阻增加，导电系数和电阻温度系数下降，抗腐蚀能力降低等。

七、金属及合金的回复与再结晶

重点内容：金属的热加工的作用；变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化，储存能的变化。

基本内容：回复、再结的概念、变形金属加热时储存能的变化。再结晶后的晶粒尺寸；影响再结晶的主要因素性能的变化规律。

变形金属加热时显微组织的变化、性能的变化：随温度的升高，金属的硬度和强度下降，塑性和韧性提高。电阻率不断下降，密度升高。金属的抗腐蚀能力提高，内应力下降。

再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。

热加工的主要作用（或目的）是：①把钢材加工成所需要的各种形状，如棒材、板材、线材等；②能明显的改善铸锭中的组织缺陷，如气泡焊合，缩松压实，使金属材料的致密度增加；

③使粗大的柱状晶变细，合金钢中大块状碳化物初晶打碎并使其均匀分布；④减轻或消除成分偏析，均匀化学成分等。使材料的性能得到明显的改善。

影响再结晶的主要因素：①再结晶退火温度：退火温度越高（保温时间一定时），再结晶后的晶粒越粗大；②冷变形量：一般冷变形量越大，完成再结晶的温度越低，变形量达到一定程度后，完成再结晶的温度趋于恒定；③原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，再结晶晶粒也越细；

④微量溶质与杂质原子，一般均起细化晶粒的作用；⑤第二相粒子，粗大的第二相粒子有利于再结晶，弥散分布的细小的第二相粒子不利于再结晶；⑥形变温度，形变温度越高，再结晶温度越高，晶粒粗化；⑦加热速度，加热速度过快或过慢，都可能使再结晶温度升高。

塑性变形后的金属随加热温度的升高会发生的一些变化：

显微组织经过回复、再结晶、晶粒长大三个阶段由破碎的或纤维组织转变成等轴晶粒，亚晶尺寸增大；储存能降低，内应力松弛或被消除；各种结构缺陷减少；强度、硬度降低，塑性、韧度提高；电阻下降，应力腐蚀倾向显著减小。

八、扩散

重点内容：影响扩散的因素；扩散第一定律表达式。

基本内容：扩散激活能、扩散的驱动力。柯肯达尔效应，扩散第二定律表达式。

柯肯达尔效应：由置换互溶原子因相对扩散速度不同而引起标记移动的不均衡扩散现象称为柯肯达尔效应。

影响扩散的因素：

①温度：温度越高，扩散速度越大；

②晶体结构：体心结构的扩散系数大于面心结构的扩散系数；

③固溶体类型：间隙原子的扩散速度大于置换原子的扩散速度；

④晶体缺陷：晶体缺陷越多，原子的扩散速度越快；

⑤化学成分：有些元素可以加快原子的扩散速度，有些可以减慢扩散速度。

扩散第一定律表达式：扩散第一定律表达式：dx dC D

J -= 其中，J 为扩散流量；D 为扩散系数；dx

dC 为浓度梯度。 扩散的驱动力为化学位梯度，阻力为扩散激活能

金属学与热处理习题及参考解

一、论述四种强化的强化机理、强化规律及强化方法。

1、 形变强化

形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加工硬化。

机理：随塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增加，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。

规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式Δσ=αbG ρ1/2 ，可知强度与位错密度（ρ）的二分之一次方成正比，位错的柏氏矢量（b ）越大强化效果越显著。

方法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。

形变强化的实际意义（利与弊）：形变强化是强化金属的有效方法，对一些不能用热处理强化的材料可以用形变强化的方法提高材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些工件或半成品加工成形的重要因素，使金属均匀变形，使工件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提高零件或构件在使用过程中的安全性，零件的某些部位出现应力集中或过载现象时，使该处产生塑性变形，因加工硬化使过载部位的变形停止从而提高了安全性。另一方面形变强化也给材料生产和使用带来麻烦，变形使强度升高、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进行再结晶退火，增加生产成本。

2、 固溶强化

随溶质原子含量的增加，固溶体的强度硬度升高，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。强化机理：一是溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，对滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是位错线上偏聚的溶质原子形成的柯氏气团对位错起钉扎作用，增加了位错运动的阻力；三是溶质原子在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。所有阻止位错运动，增加位错移动阻力的因素都可使强度提高。

固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合金元素的质量分数越大，则强化作用越大；②溶质原子与溶剂原子的尺寸差越大，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作用大于形成置换固溶体的元素；④溶质原子与溶剂原子的价电子数差越大，则强化作用越大。

方法：合金化，即加入合金元素。

3、第二相强化

钢中第二相的形态主要有三种，即网状、片状和粒状。

①网状特别是沿晶界析出的连续网状Fe 3C ，降低的钢机械性能，塑性、韧性急剧下降，强度也随之下降；

②第二相为片状分布时，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好。符合σs =σ0＋KS 0-1/2的规律，S 0 片层间距。 ③第二相为粒状分布时，颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高，符合λτGb

=的规

律，λ粒子之间的平均距离。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；

④片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；

⑤沿晶界析出时，不论什么形态都降低晶界强度，使钢的机械性能下降。

第二相无论是片状还是粒状都阻止位错的移动。

方法：合金化，即加入合金元素，通过热处理或变形改变第二相的形态及分布。

4、细晶强化

细晶强化：随晶粒尺寸的减小，材料的强度硬度升高，塑性、韧性也得到改善的现象称为细晶强化。

细化晶粒不但可以提高强度又可改善钢的塑性和韧性，是一种较好的强化材料的方法。 机理：晶粒越细小，位错塞集群中位错个数（n ）越小，根据0ττn =，应力集中越小，所以材料的强度越高。

细晶强化的强化规律：晶界越多，晶粒越细，根据霍尔-配奇关系式σs =σ0＋Kd -1/2 晶粒的平均直（d ）越小，材料的屈服强度（σs ）越高。

细化晶粒的方法：结晶过程中可以通过增加过冷度，变质处理，振动及搅拌的方法增加形核率细化晶粒。对于冷变形的金属可以通过控制变形度、退火温度来细化晶粒。可以通过正火、退火的热处理方法细化晶粒；在钢中加入强碳化物物形成元素。

二、改善塑性和韧性的机理

晶粒越细小，晶粒内部和晶界附近的应变度差越小，变形越均匀，因应力集中引起的开裂的机会也越小。晶粒越细小，应力集中越小，不易产生裂纹；晶界越多，易使裂纹扩展方向发生变化，裂纹不易传播，所以韧性就好。

提高或改善金属材料韧性的途径：① 尽量减少钢中第二相的数量；② 提高基体组织的塑性；③ 提高组织的均匀性；④ 加入Ni 及细化晶粒的元素；⑤ 防止杂质在晶界偏聚及第二相沿晶界析出。

三、Fe —Fe 3C 相图，结晶过程分析及计算

1. 分析含碳0.53～0.77％的铁碳合金的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；

③点开始γ→α转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为α+ P 。

结晶示意图：

2. 计算室温下亚共析钢（含碳量为x ）的组织组成物的相对量。

组织组成物为α、P ，相对量为：

P P W x W -=?--=

1 W , %1000218.077.00218.0α或 %1000218.077.077.0?--=x W α 3. 分析含碳0.77～2.11％的铁碳合金的结晶过程。

①点之上为液相L ；①点开始L →γ；①～②之间为L+γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点开始γ→Fe 3C 转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P + Fe 3C 。

结晶过程示意图。

4. 计算室温下过共析钢（含碳量为x ）的组织组成物的相对量。

组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ，相对量为：

P C Fe P W x W -=?--=

∏1 W , %10077.069.669.63或 %10077.069.677.03?--=x W C Fe 5. 分析共析钢的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P 。

结晶示意图：

6. 计算含碳3.0%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量。

含碳 3.0%的亚共晶白口铁室温下组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ，相对量为：

%4.13 W , %0.46%100W 77.069.611.269.6%4.591 W , %6.40%10011.23.411.20.3γ Fe γ γ 3=-==??--==-==?--=

P C P Ld Ld W W W W W Ⅱ 相组成物为F 、Fe 3C ，相对量为： %2.551F , %8.44%10069.60.333=-==?=

C Fe C Fe W W 7. 相图中共有几种渗碳体？说出各自的来源及形态。

相图中共有五种渗碳体: Fe 3C Ⅰ、Fe 3C Ⅱ 、Fe 3C Ⅲ 、Fe 3C 共析、Fe 3C 共晶 ；

Fe 3C Ⅰ：由液相析出，形态连续分布（基体）； Fe 3C Ⅱ：由奥氏体中析出，形态网状分布； Fe 3C Ⅲ：由铁素体中析出，形态网状、短棒状、粒状分布在铁素体的晶界上；Fe 3C 共析：奥氏体共析转变得到，片状；Fe 3C 共晶：液相共晶转变得到，粗大的条状。

8. 计算室温下含碳量为x 合金相组成物的相对量。

相组成物为α、Fe 3C ，相对量为： C Fe C Fe W x W 331 W , %10069.6-=?=

α 9. Fe 3C ?的相对量：%1003

.469.63.43?--=I x W C Fe 当x=6.69时Fe 3C ? 含量最高，最高百分量为： %100%10069

.669.63=?=

I C Fe W 10. 过共析钢中Fe 3C Ⅱ 的相对量：%6.2277

.069.677.03=--=∏x W C Fe 当x=2.11时Fe 3C Ⅱ含量最高，最高百分量为： %6.2277.069.677.011.23=--=∏C Fe W

11. Fe 3C Ⅲ 的相对量计算：%10069

.63?=I ∏x W C Fe 当x=0.0218时Fe 3C Ⅲ含量最高，最高百分量为：%33.0%10069

.60218.03=?=I ∏C Fe W 12. 共析渗碳体的相对百分量为：%2.11%1000218

.069.60218.077.03=?--=C Fe W 13. 共晶渗碳体的相对百分量为：%8.47%11.269.611.230.43=?--=C

Fe W 14. 说出奥氏体与铁素体的异同点。

相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。

不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%， 奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。

15. 说出二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。

相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。

不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。

16. 举例说明成分、组织与机械性能之间的关系

如亚共析钢。亚共析钢室温下的平衡组织为F ＋P ，F 的强度低，塑性、韧性好，与F 相比P 强度硬度高，而塑性、韧性差。随含碳量的增加，F 量减少，P 量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降。

17. 说明三个恒温转变，画出转变特征图

包晶转变(L B ＋δH γJ )含碳量0.09％～0.53％范围的铁碳合金，于HJB 水平线(1495℃)均将通过包晶转变，形成单相奥氏体。

共晶转变(L C γE ＋Fe 3C)含碳放2.11％一6.69％范围的铁碳合金，于ECF 平线上(1148℃)均将通过共晶转变，形成奥氏体和渗碳体两相混合的共晶体，称为菜氏体(Ld)。

共析转变(γS

αP ＋Fe 3C )；含碳虽超过0．02％的铁碳合金，于PSK 水平线上(727℃)均将通过共析转变，形成铁素体和渗碳体两相混合的共析体，称为珠光体（P ）。 转变特征图

包晶转变：

共晶转变：

共析转变： 各点成分为（C%）：B ：0.53 ；H ：0.09；J ：0.17；C ：4.3；E ：2.11 S ：0.77；P ：0.0218。

18. 说出Fe -Fe 3C 相图中室温下的显微组织

工业纯铁(<0.0218％C)室温组织：α

亚共析钢（0.0218％～0.77％C ）室温组织： P ＋α；

共析钢：0.77％C ；室温组织：P

过共析钢：0.77％～2.11％C 室温组织：P ＋ Fe 3C Ⅱ

亚共晶白口铁：2.11％～4.30％C ；室温组织：P C Fe L d

++' 3 共晶白口铁：4.30％C ；室温组织：d

L ' 过共晶白口铁：4.30％～6.69％C 。室温组织：

四、晶面指数与晶向指数

1）、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向(AB ，OC)的晶向指数。

① ② ③

① ：()

011 ②：（012）

AB：[]101OC：[101]

2）、标出图①、图②中晶面的晶面指数及图③中所示晶向(AC，OB )的晶向指数。

①②③

①：()210②：（112）

AC：[]011OB：[120]

3）、画出下列指数的晶向或晶面

00

（111）()011（0 21）[1 1 0] [1

[001]

五、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示。

1.说出图中各点（M、N、P、E）室温下的显微组织。

M：B＋（B＋C）＋（A＋B＋C）；N：（A＋B）＋（A＋B＋C）；

P：C＋（A＋B＋C）；E：（A＋B＋C）。

七、锻造或轧制的作用是什么？为什么锻造或轧制的温度选择在高温的奥氏体区？

锻造或轧制的作用是：把材料加工成形，通过锻造或轧制使铸锭中的组织缺陷得到明显的改善，如气泡焊合，缩松压实，使金属材料的致密度增加；粗大的柱状晶变细；合金钢中大块状碳化物初晶打碎并较均匀分布；使成分均匀，使材料的性能得到明显的改善。

奥氏体稳定存在是在高温区，温度升高材料的强度、硬度下降，塑性韧性升高，有利于变形；奥氏体为面心结构，塑性比其它结构好，塑性好，有利于变形；奥氏体为单相组织，单相组织的强度低，塑性韧性好，有利于变形；变形为材料的硬化过程，变形金属高温下发生回复与再结晶，消除加工硬化，即为动态回复再结晶，适合大变形量的变形。

八、什么是柯肯达尔效应？如何解释柯肯达尔效应？

由置换互溶原子因相对扩散速度不同而引起标记移动的不均衡扩散现象称为柯肯达尔效应。

Cu Ni

分析表明Ni 向左侧扩散过来的原子数目大于Cu 向右侧扩散过来的原子数目，且Ni 的原子半径大于Cu 的原子半径。过剩的Ni 的原子使左侧的点阵膨胀，而右边原子减少的地方将发生点阵收缩，其结果必然导致界面向右侧漂移。

九、影响扩散的因素有哪些？

①温度：温度越高，扩散速度越大；

② 晶体结构：体心结构的扩散系数大于面心结构的扩散系数；

③ 固溶体类型：间隙原子的扩散速度大于置换原子的扩散速度；

④ 晶体缺陷：晶体缺陷越多，原子的扩散速度越快；

⑤ 化学成分：有些元素可以加快原子的扩散速度，有些可以减慢扩散速度。

十、写出扩散第一定律的数学表达式，说出各符号的意义。

扩散第一定律表达式：dx

dC D J -= 其中，J 为扩散流量；D 为扩散系数；dx

dC 为浓度梯度。 扩散的驱动力为化学位梯度，阻力为扩散激活能

十一、写出扩散系数的数学表达式，说出各符号的意义及影响因素。

扩散系数D 可用下式表示：

()RT Q D D -=ex p 0

式中，D 0为扩散常数，Q 为扩散激活能，R 为气体常数，T 为热力学温度。由式上式可以看出，扩散系数D 与温度呈指数关系，温度升高，扩散系数急剧增大。

十二、固态金属扩散的条件是什么？

①温度要足够高，温度越高原子热振动越激烈原子被激活而进行迁移的几率越大；②时间要足够长，只有经过相当长的时间才能造成物质的宏观迁移；③扩散原子要固溶，扩散原子能够溶入基体晶格形成固溶体才能进行固态扩散；④扩散要有驱动力，没有动力扩散无法进行，扩散的驱动力为化学位梯度。

十三、为什么晶体的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向进行？

晶体滑移的实质是位错在滑移面上运动的结果，位错运动的点阵阻力为：()??

????---=-b d G N P νπντ12exp 12，位错运动的点阵阻力越小，位错运动越容易，从公式中可以看出，ｄ值越大、ｂ值越小，位错运动的点阵阻力越小。ｄ为晶面间距，密排面的晶面间距最大；ｂ为柏氏矢量，密排方向的柏氏矢量最小。所以，晶体的滑移通常在密排晶面并沿密排晶

向进行。

十四、晶界具有哪些特性？

①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。

十五、简述位错与塑性、强度之间的关系。

位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。

晶体塑性变形的方式有滑移和孪晶，多数都以滑移方式进行。滑移的本质就是位错在滑移面上的运动，大量位错滑移的结果造成了晶体的宏观塑性变形。

位错滑移的结果造成了晶体的宏观塑性变形，使材料发生屈服，位错越容易滑移，强度越低，因此增加位错移动的阻力，可以提高材料的强度。溶质原子造成晶格畸变还可以与位错相互作用形成柯氏气团，都增加位错移动的摩擦阻力，使强度提高。晶界、相界可以阻止位错的滑移，提高材料的强度。所以细化晶粒、第二相弥散分布可以提高强度。

十六、论述钢的渗碳通常在奥氏体区（930～950℃）进行，而且时间较长的原因。

虽然碳原子在α-Fe 比γ-Fe 中扩散系数大（１分），但钢的渗碳通常在奥氏体区进行，因为可以获得较大的渗层深度。因为：①根据，??

? ??-=RT Q D D ex p 0，温度（T ）越高，扩散系数（D ）越大，扩散速度越快，温度越高原子热振动越激烈，原子被激活而进行迁移的几率越大，扩散速度越快；②温度高，奥氏体的溶碳能力大，1148℃时最大值可达 2.11%，远比铁素体(727℃，0.0218%)大，③钢表面碳浓度高，浓度梯度大，扩散速度越快；④时间要足够长，只有经过相当长的时间才能造成碳原子的宏观迁移；

十七、与滑移相比孪晶有什么特点？

①孪晶是一部分晶体沿孪晶面对另一部分晶体做切变，切变时原子移动的距离不是孪晶方向原子间距的整数倍；②孪晶面两边晶体的位相不同，成镜面对称；③由于孪晶改变了晶体的取向，因此孪经晶抛光后仍能重现；④孪晶是一种均匀的切变。

十八、影响再结晶的主要因素有哪些？

①再结晶退火温度：退火温度越高（保温时间一定时），再结晶后的晶粒越粗大；②冷变形量：一般冷变形量越大，完成再结晶的温度越低，变形量达到一定程度后，完成再结晶的温度趋于恒定；③原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，再结晶晶粒也越细；④微量溶质与杂质原子，一般均起细化晶粒的作用；⑤第二相粒子，粗大的第二相粒子有利于再结晶，弥散分布的细小的第二相粒子不利于再结晶；⑥形变温度，形变温度越高，再结晶温度越高，晶粒粗化；⑦加热速度，加热速度过快或过慢，都可能使再结晶温度升高。

十九、论述间隙原子、置换原子、位错、晶界对材料力学性能的影响。

间隙原子、置换原子与位错相互作用形成柯氏气团，柯氏气团增加位错移动的阻力；溶质原子造成晶格畸变，增加位错移动的摩擦阻力，使强度提高，这就是固溶强化的机理。晶界越多，晶粒越细，根据霍尔—配奇关系式σs =σ0＋Kd -1/2 晶粒的平均直径d 越小，材料的

屈服强度σs 越高。晶粒越细小，晶粒内部和晶界附近的应变度差越小变形越均匀，因应力集中引起的开裂的机会也越小，塑性越好。晶粒越细小，应力集中越小，不易产生裂纹，晶界越多，易使裂纹扩展方向发生变化，裂纹不易传播，所以韧性就好。

位错密度越高，则位错运动时越易发生相互交割，形成割阶，造成位错缠结等位错运动的障碍，给继续塑性变形造成困难，从而提高金属的强度。根据公式?σ=abG ρ1/2 ，位错密度（ρ）越大，强化效果越显著。

二十、什么是再结晶温度？影响再结晶温度的因素有哪些？

再结晶温度：经过严重冷变形(变形度在70％以上)的金属，在约1小时的保温时间内能够完成再结晶(>95％转变量)的温度。再结晶温度并不是一个物理常数，这是因为再结晶前后的晶格类型不变，化学成分不变，所以再结晶不是相变。

影响再结晶温度的因素：纯度越高T 再越低；变形度越大T 再越低；加热速度越小T 再越高。

二十一、塑性变形后的金属随加热温度的升高会发生的一些变化：

显微组织经过回复、再结晶、晶粒长大三个阶段由破碎的或纤维组织转变成等轴晶粒，亚晶尺寸增大；储存能降低，内应力松弛或被消除；各种结构缺陷减少；强度、硬度降低，塑性、韧度提高；电阻下降，应力腐蚀倾向显著减小。

二十二、什么是晶面间距？计算低指数晶面的晶面间距。

晶面间距（d ）：两个平行晶面之间的垂直距离。通常，低指数的晶面间距较大，而高指数晶面间距较小。晶面间距越大，则该晶面上原子排列越密集。

对于简单立方点阵 d hkl =a·(h 2＋k 2＋l 2)－1/2 fcc :2

100a d = ,a d 42110=, a d 33111= bcc:2

100a d =, a d 22110= 二十三、什么是过冷度？为什么金属结晶一定要有过冷度？

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1

可知当过冷度T ?为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ?∝?）也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 二十四、简述铸锭三个晶区的形成机理。

表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，

液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。

二十五、影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？

1、原子尺寸因素：尺寸差越小溶解度越大。

2、负电性因素：在形成固溶体的情况下，溶解度随负电性差的减小而增大。

3、电子浓度因素：电子浓度越小，越易形成无限固溶体。

4、晶体结构因素：晶格类型相同溶解度较大。

二十七、固溶体与金属化合物有何异同点？

相同点：都具有金属的特性；

不同点：结构不同，固溶体的结构与溶剂的相同，金属化合物的结构不同于任一组元；键合方式不同，固溶体为金属键，金属化合物为金属键、共价键、离子键混合键；性能不同，固溶体的塑性好、强度、硬度低，金属化合物，硬度高、熔点高、脆性大；在材料中的作用不同固溶体多为材料的基体，金属化合物为强化相。

4.试比较均匀形核和非均匀形核的异同点。

相同点：均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一.

不同点：非均匀形核要克服的位垒比均匀形核的小得多，在相变的形核过程通常都是非均匀形核优先进行。核心总是倾向于以使其总的表面能和应变能最小的方式形成，因而析出物的形状是总应变能和总表面能综合影响的结果。

从位错的几何结构来看，可将它们分为两种基本类型：即刃型位错和螺型位错。二者都属于线缺陷。

它们的不同点是：

（1）刃型位错具有一个额外的半原子面，而螺型位错无；

（2）刃型位错必须与滑移方向垂直，也垂直与滑移矢量；而螺型位错线与滑移矢量平行，且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。

（3）刃型位错的滑移线不一定是直线，可以是折线或曲线；而螺位错的滑移线一定是直线。（4）刃位错的滑移面只有一个，其不能在其他面上进行滑移；而螺位错的滑移面不是唯一的。（5）刃位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；而螺位错只有切应变而

金属学与热处理试卷与答案A1

金属学与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有___体心立方晶格、_面心立方_________晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括___型核_______、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为___间隙固溶体_______与__置换固溶体________两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有__不锈钢_______、___耐热钢______、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有__回火________、正火和淬火、_退_火________。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度________和硬度下降，而____塑性______和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为__冷作磨具钢________、__热作磨具钢________和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为__合金渗碳体________、_特殊碳化物_________和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图________、_共晶相图_________、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属__碳化物________和金属粘结剂，通过__粉末冶金________工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于__机体组织________的组织和石墨的基体、形态、_____数量_____以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为__灰口铸铁________、__白口铸铁________和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，__青铜________是以锌为主加合金元素，__白铜________是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有___铁素体_______和___奥氏体_______,属于金属化合物的有___渗碳体_______，属于混合物的有____珠光体______和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ）

《金属学与热处理》试题库

《金属学与热处理》试题库 一、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、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 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 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 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450℃～850℃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γ-Fe相区中进行？若不在γ-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，γ-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）

2014年华南理工大学金属学及热处理考研真题与答案

《2014华南理工大学金属学及热处理考研复习精编》 《复习精编》是文思华工精品考研专业课系列辅导材料中的核心产品。本书严格依据学校官方最新指定参考书目，并结合考研的精华笔记、题库和内部考研资讯进行编写，是文思华工老师的倾力之作。通过本书，考生可以更好地把握复习的深度广度，核心考点的联系区分，知识体系的重点难点，解题技巧的要点运用，从而高效复习、夺取高分。 考试分析——解析考题难度、考试题型、章节考点分布以及最新试题，做出考试展望等；复习之初即可对专业课有深度把握和宏观了解。 复习提示——揭示各章节复习要点、总结各章节常见考查题型、提示各章节复习重难点与方法。 知识框架图——构建章节主要考点框架、梳理全章主体内容与结构，可达到高屋建瓴和提纲挈领的作用。 核心考点解析——去繁取精、高度浓缩初试参考书目各章节核心考点要点并进行详细展开解析、以星级多寡标注知识点重次要程度便于高效复习。 历年真题与答案解析——反复研究近年真题，洞悉考试出题难度和题型；了解常考章节与重次要章节，有效指明复习方向。 《复习精编》具有以下特点： （1）立足教材，夯实基础。以指定教材为依据，全面梳理知识，注意知识结构的重组与概括。让考生对基本概念、基本定理等学科基础知识有全面、扎实、系统的理解、把握。 （2）注重联系，强化记忆。复习指南分析各章节在考试中的地位和作用，并将各章节的知识体系框架化、网络化，帮助考生构建学科知识网络，串联零散的知识点，更好地实现对知识的存储,提取和应用。 （3）深入研究，洞悉规律。深入考研专业课考试命题思路，破解考研密码，为考生点拨答题技巧。

1、全面了解，宏观把握。 备考初期，考生需要对《复习精编》中的考前必知列出的院校介绍、师资力量、就业情况、历年报录情况等考研信息进行全面了解，合理估量自身水平，结合自身研究兴趣，科学选择适合自己的研究方向，为考研增加胜算。 2、稳扎稳打，夯实基础。 基础阶段，考生应借助《复习精编》中的考试分析初步了解考试难度、考试题型、考点分布，并通过最新年份的试题分析以及考试展望初步明确考研命题变化的趋势；通过认真研读复习指南、核心考点解析等初步形成基础知识体系，并通过做习题来进一步熟悉和巩固知识点，达到夯实基础的目的。做好充分的知识准备，过好基础关。 3、强化复习，抓住重点。 强化阶段，考生应重点利用《复习精编》中的复习指南（复习提示和知识框架图）来梳理章节框架体系，强化背诵记忆；研读各章节的核心考点解析，既要纵向把握知识点，更应横向对比知识点，做到灵活运用、高效准确。 4、查缺补漏，以防万一。 冲刺阶段，考生要通过巩固《复习精编》中的核心考点解析，并参阅备考方略，有效把握专业课历年出题方向、常考章节和重点章节，做到主次分明、有所侧重地复习，并加强应试技巧。 5、临考前夕，加深记忆。 临考前夕，应重点记忆核心考点解析中的五星级考点、浏览知识框架图，避免考试时因紧张等心理问题而出现遗忘的现象，做到胸有成竹走向考场。 考生A：考研不像高考，有老师为我们导航，为我们答疑解惑，考研是一个人的战役，有一本好的教辅做武器，胜算便多了几分。文思版复习精编对知识点的归纳讲解还是很不错的，配合着教材复习，少了几分盲目。 考生B：我是材料加工工程专业的考生，专业课基础较为薄弱，华南理工大学又是名校，虽然不是跨考，但是本科所学教材与华南理工大学考研的指定教材不一样，文思版复习精编对指定教材分析得透彻，对我是很有指导和帮助作用的。 考生C：本科院校和所学专业都不是我理想的，所以我信誓旦旦准备考研，跨考的压力很大，我又是不大善于总结归纳和分析的人，文思出品的教辅给我吃了一颗小小的定心丸，有对教材的讲解，更有对真题的详细解析，以及对出题规律的把握，相信我一定能考好！

金属学与热处理考试题

姓名: 班级: 学号: 遵 守 考 试 纪 律 注 意 行 为 规 范 哈尔滨工业大学（威海） 2012/2013 学年秋季学期 金属学及热处理A 试题卷（A ）参考答案 考试形式（开、闭卷）： 闭卷 答题时间： 120 （分钟） 本卷面成绩占课程成绩 80 % 一、名词解释（每题2分，共40分） 1. 固溶体：一种或多种溶质原子溶入主组元(溶剂组元)的晶格中且仍保持溶剂组元晶格类型的一类固态物质。 2. 晶胞：晶格最小的空间单位。一般为晶格中对称性最高、体积最小的某种平行六面体。 3. 结构起伏：熔体中原子的热运动和相互作用力导致的原子团分布不均匀现象。 4. 枝晶偏析：合金以树枝状凝固时，枝晶干中心部位与枝晶间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。 5. 珠光体：奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。 6. 滑移：晶体相邻部分在切应力作用下沿一定晶体学平面和方向的相对移动。是金属晶体塑性变形的主要方式。 7. 细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度。 8. 回复：经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变之前所发生的某些亚结构和性能的变化过程。

9. 惯析面：固态相变时新相往往沿母相的一定晶面优先形成，该晶面被称为惯析面。 10. 球化退火：将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ar1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。 11. 时效强化：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化，这一过程被称为时效强化。 12. 离异共晶：有共晶反应的合金中，如果成分离共晶点较远，由于初晶相数量较多，共晶相数量很少，共晶中与初晶相同的那一相会依附初晶长大，另外一个相单独分布于晶界处，使得共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。 13. 三次渗碳体：从铁素体F中析出的渗碳体叫三次渗碳体 14. 超塑性：超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。 15. 淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一。 16. 中温回火：回火温度范围为350-500摄氏度，回火后的组织为回火屈氏体 17. 刚度：机械零件或构件抵抗弹性变形的能力。 18. 调质：淬火加高温回火的综合热处理工艺。 19. 软位向：滑移时临界分切应力中取向因子取极大值对应的屈服强度最低叫软位向。 20. 下贝氏体：当过冷奥氏体的温度下降到350至230℃范围时，所形成的产物叫下贝氏体，是由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。

大学金属学热处理期末试题

重庆大学 学期考试试卷 课程名称：金属学及热处理课程代码： 主要班级：教学班号： 本卷为 A 卷，共 2 页，考试方式：闭卷，考试时间：120 分钟 一、填空题（15分） 1、在BCC和FCC晶格中，单位晶胞内的原子数分别为和，其致密度分别为和。 2、金属的结晶过程是的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有、和。 3、冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温度不同，大致分为、 和三个阶段。 4、1Crl8Ni9Ti钢中Ti的作用是，而20CrMnTi 钢中Ti的作用是。 5、碳在白口铸铁中主要以形式存在，而在灰口铸铁中主要以形式存在。 二、名词解释（10分） 1、合金； 2、共晶转变； 3、枝晶偏析； 4、伪共晶； 5、回复； 三、选择题（12分） 1、工程上使用的金属材料一般都呈( )。 A．各向异性；B．各向同性；C．伪各向异性；D．伪各向同性。 2、固溶体的晶体结构( )。 A．与溶剂的相同；B．与溶质的相同；

C．与溶剂、溶质的都不相同；D．是两组元各自结构的混合。 3、多晶体金属的晶粒越细，则其( )。 A．强度越高，塑性越好B．强度越高，塑性越差 C．强度越低，塑性越好D．强度越低，塑性越差 4、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是( ) A．回火马氏体B．回火托氏体 C．回火索氏体D．索氏体 5、过共析钢正火的目的是( )。 A．调整硬度，改善切削加工性B．细化晶粒，为淬火作组织准备 C消除网状二次渗碳体D．防止淬火变形与开裂 6、对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为( )。 A．淬火＋低温回火B．完全退火 C．水韧处理D．固溶＋时效 四、判断题（5分） 1、金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。( ) 2、亚共析钢加热至Ac1和Ac3之间将获得奥氏体＋铁素体二相组织，在此区间，奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量。( ) 3、化学热处理既改变工件表面的化学成分，又改变其表面组织。( ) 4、所有合金元素均使Ms、Mf点下降。( ) 5、可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。( ) 五、问答题（36分） 1、什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何?（8分） 2、试比较45钢、T 8钢、T12钢的硬度、强度和塑性有何不同?（9分） 3、试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。（9分）

金属学与热处理试卷及答案(期末练习题)

金属学与热处理期末练习题（含答案） 1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有____强度_______、_____硬度______、_________塑性__。衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有_______韧性____和____疲劳强度_______。 2、常见的金属晶格类型有___面心立方晶格____ 、___体心立方晶格___ ____和__密棑六方晶格_ ________。 3、常用的回火方法有低温回火、_中温回火__________ 和____高温回火_______ 。 4、工程中常用的特殊性能钢有___不锈钢______、耐热钢_________和耐磨刚。 5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为__变形铝合金_________和铸造铝合金两大类。 6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_镇静钢________、半镇静钢_________、特殊镇静钢_________和__沸腾钢_______。 7、铸铁中_________碳以石墨形式析出___________________的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有_化学成分__________ 和冷却速度。 8、分别填写下列铁碳合金组织符号： 奥氏体A、铁素体F、渗碳体fe3c 、 珠光体P 、高温莱氏体ld 、低温莱氏体ld’。 9、含碳量小于0.25%的钢为低碳钢，含碳量为0.25-0.6%的钢为中碳钢，含碳量大于0.6% 的钢为高碳钢。 10、三大固体工程材料是指高分子材料、复合材料和陶瓷材料。 二、选择题（每小题1分，共15分） （ b ）1、拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大拉应力称为材料的（）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 （b）2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 （ c ）3、根据金属铝的密度，它属于（）。 A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属 （ d ）4、位错是一种（）。 A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定

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一、填空（每空0.5 分，共 23 分） 1 、200HBW10/3000表示以毫米压头，加载牛顿的试验力，保持秒测得的 硬度值，其值为。 1、洛氏硬度 C 标尺所用压头为，所加总试验力为牛顿，主要用于测的硬度。 2 、金属常见的晶格类型有、、。α -Fe 是晶格，γ -Fe 是 晶格。 2 、与之差称为过冷度，过冷度与有关，越大，过冷度也越大，实际结晶温 度越。 3 、钢中常存元素有、、、，其中、是有益元素，、是有害 元素。 3、表示材料在冲击载荷作用下的力学性能指标有和，它除了可以检验材料的冶炼和热加工质 量外，还可以测材料的温度。 3 、拉伸试验可以测材料的和指标，标准试样分为种，它们的长度分别是和。 4 、疲劳强度是表示材料在载荷作用下的力学性能指标，用表示，对钢铁材料，它是试验循环数达时的应力值。 4 、填出下列力学性能指标的符号： 上屈服强度，下屈服强度，非比例延伸强度，抗拉强度，洛氏硬度 C 标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度，断裂韧度。 5 、在金属结晶时，形核方式有和两种，长大方式有和两种。 5 、单晶体的塑性变形方式有和两种，塑性较好的金属在应力的作用下，主要以方式进行变形。 5 、铁碳合金的基本组织有五种，它们分别是，，，，。 ６、调质是和的热处理。 6 、强化金属的基本方法有、、三种。 6 、形变热处理是将与相结合的方法。 ７、根据工艺不同，钢的热处理方法有、、、、。 ９、镇静钢的主要缺陷有、、、、等。 10、大多数合金元素（除Co 外），在钢中均能过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线的位置，提 高了钢的。 11、按化学成分，碳素钢分为、、，它们的含碳量围分别为、、 。 12、合金钢按用途主要分为、、三大类。 13、金属材料抵抗冲击载荷而的能力称为冲击韧性。 14、变质处理是在浇注前向金属液体中加入促进或抑制的物质。 15、冷塑性变形后的金属在加热过程中，结构和将发生变化，其变化过程分为、、三个 阶段。 10、在机械零件中，要求表面具有和性，而心部要求足够和时，应进行表面热处理。 16、经冷变形后的金属再结晶后可获得晶粒，使消除。 17、生产中以划分塑性变形的冷加工和。 18、亚共析钢随含碳量升高，其力学性能变化规律是：、升高，而、降低。 19、常用退火方法有、、、、等。 20、08 钢含碳量， Si 和 Mn 含量，良好，常轧成薄钢板或带钢供应。

金属材料与热处理试题及复习资料

金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方

金属学及热处理试卷AB卷

．在铁碳相图中，共析点对应的含碳量为 A ，温度为 C 。共晶点对应的含碳量为 4.30% ，温度为D 。 A﹑0.77% B﹑2.11% C﹑727℃D﹑1148℃ 2．珠光体： 3．弥散强化： 4．共晶转变： 5．淬透性： 1、热处理：将钢在固态下进行加热、保温，冷却，以改变其组织而得到所需性能的工艺方法。 2、马氏体：C在α－Fe中的过饱和固溶体。 3、实际晶粒度：在某一加热条件下（实际热处理）所得到的实际奥氏体晶粒大小。 三﹑判断题（对的在后面括弧内打√，错的打×）（2分×5） 1．材料的伸长率反映了材料韧性的大小。（）

2．金属都具有同素异晶转变的特性。（） 3．铸铁不能进行热处理。（） 4．大多数合金元素都有助于提高钢的热处理性能。（） 5．零件渗碳后必须淬火，而渗氮后不再淬火（） 图示并说明什么是热过冷。（4分） ΔＴ=T0 - T1 过冷是由液固界面前沿实际温度分布与平衡凝固温度之差，称热过冷。 何谓加工硬化？产生原因是什么？有何利弊？ 冷加工变形后，金属材料强度、硬度升高而塑性下降的现象叫加工硬化。是由于塑变中产生了大量位错等晶体缺陷，相互交互作用，使位错运动阻力增大，变形抗力增加，加工硬化是强化金属材料重要方法，尤其是热处理不能强化材料更重要，使材料在加工中成为可能。但同时变形抗力增加，进一步变形必消耗动力，塑性大幅下降，会导致开裂，有时为继续变形必加中间再结晶退火，增加生产成本。 试画出含碳量为0.45%的铁碳合金金相显微组织示意图 金属学及热处理试卷A 一、填空题（15分） 1、在BCC和FCC晶格中，单位晶胞内的原子数分别为 2 和 4 ，其致密度分别为0.68 和0.74 。 2、金属的结晶过程是形核与长大的过程。控制结晶后晶粒大小的方法有增加过冷度、变质处理和振动与搅拌。 3、冷变形金属在加热时组织与性能的变化，随加热温度不同，大致分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。 4、1Crl8Ni9Ti钢中Ti的作用是防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀，而20CrMnTi钢中Ti的作用是细化晶粒。 5、碳在白口铸铁中主要以Fe3C形式存在，而在灰口铸铁中主要以石墨形式存在。 二、名词解释（10分） 1、合金； 2、共晶转变； 3、枝晶偏析； 4、伪共晶； 5、回复； 1、工程上使用的金属材料一般都呈( A )。 A．各向异性；B．各向同性；C．伪各向异性；D．伪各向同性。 2、固溶体的晶体结构( A )。 A．与溶剂的相同；B．与溶质的相同；C．与溶剂、溶质的都不相同；D．是两组元各自结构的混合。3、多晶体金属的晶粒越细，则其( A )。 A．强度越高，塑性越好B．强度越高，塑性越差C．强度越低，塑性越好D．强度越低，塑性越差4、调质处理后可获得综合力学性能好的组织是( C ) A．回火马氏体B．回火托氏体C．回火索氏体D．索氏体

金属学及热处理试题

金属学及热处理试题 1 A、Ms B、Mr C、A 1 2、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（）。 A、C曲线 B、铁碳相图 C、钢的Ms线 3、淬火介质的冷却速度必须（）临界冷却速度。 A、大于 B、小于 C、等于 4、T12钢的淬火加热温度为（）。 A、Ac cm +30-50°C B、Ac 3 +30-50°C C、Ac 1 +30-50°C 5、钢的淬透性主要取决于钢的（）。 A、含硫量 B、临界冷却速度 C、含碳量 D、含硅量 6、钢的热硬性是指钢在高温下保持（ ）的能力。 A、高抗氧化性 B、高强度 C、高硬度和高耐磨性 7、钢的淬硬性主要取决于钢的（）。 A、含硫量 B、含锰量 C、含碳量 D、含硅量 8、一般来说，碳素钢淬火应选择（）作为冷却介质。 A、矿物油 B、20°C自来水 C、20°C的10%食盐水溶液 9、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力，称为( ). A、淬硬性 B、淬透性 C、耐磨性 10、钢的回火处理在（）后进行。 A、正火 B、退火 C、淬火 11、调质处理就是（）的热处理。 A、淬火+低温回火 B、淬火+中温回火 C、淬火+高温回火 12、化学热处理与其热处理方法的主要区别是（）。 A、加热温度 B、组织变化 C、改变表面化学成分 13、零件渗碳后一般须经（）处理，才能使表面硬而耐磨。 A、淬火+低温回火 B、正火 C、调质 14、用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用 （）热处理 A、淬火+低温回火 B、表面淬火+低温回火 C、渗碳+淬火+低温回火 15、用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（）； A、低温回火 B、中温回火 C、高温回火 1 2、（）珠光体向奥氏体的转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。 3、（）珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体的混合物， 所以它们的力学性能相同。 4、（）钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar 1、Ar 3 、Ar cm 表示。 5、（）在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。 6、（）钢渗碳后无需淬火即有很高的硬度和耐磨性。 7、（）由于正火较退火冷却速度快，过冷度大，转变温度较低， 获得组织细，因此同一种钢，正火要比退火的强度和硬度高。 8、（）含碳量低于0 、 25%的碳钢，可用正火代替退火，以改善切削加工性能。 9、（）钢的含碳量越高，选择淬火加热温度也越高。 10、（）表面淬火的零件常用低碳结构钢制造，经淬火表面获得高硬度。 11、（）淬透性好的钢，淬火后硬度一定很高。 12、（）完全退火不适用于高碳钢。 13、（）淬火钢在回火时，其基本趋势是随着回火温度的升高，钢的强度、 硬度下降，而塑性、韧性提高。 14、（）钢回火的加热温度在A 1 以下，回火过程中无组织变化。 15、（）感应加热表面淬火，淬硬层深度取决于电流频率：频率 越低，淬硬层越低，淬硬层越浅；反之，频率越高，淬硬层越深。三填空 1、钢的热处理是通过钢在固态下的_________、_________和_________三个阶段，使其获得所需组织结构与性能的一种工艺。 2、根据钢含碳量的不同，分为低碳钢含碳量 <_________、中碳钢及高碳钢含碳量 >_________三类。 3、根据铸铁中碳存在的形态，铸铁可分为_____________、_____________、

哈尔滨工业大学 01-03年硕士研究生入学考试试题 金属学与热处理

哈尔滨工业大学2003年硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学及热处理 一、（20分）已知面心立方晶格的晶格常数为a，分别计算（100）、（110）和（111）晶面的晶面间距；并求出[100]、[110]和[111]晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数）；写出面心立方结构的滑移面和滑移方向，并说明原因。（计算结果保留两位有效数字） 二、（20分）右图为组元在固态下完全不溶的三元共晶合金相图的投影图： 1.作m n变温截面图，分析O1点成分合金的平衡结晶过程。 2.写出O1点成分合金室温下的相组成物，给出各相的相对含量的表达式。 3.写出O1点成分合金室温下的组织组成物，给出各组织组成物的相对含量的表达式 三、（25分）试述冷变形金属在加热时，其组织和性能发生的变化。 四、（20分）什么是离异共晶？举例说明离异共晶产生的原因及对合金性能的影响。 五、（20分）求莱氏体中共晶渗碳体的相对含量是多少？若某铁碳合金平衡组织中含有10%的一次渗碳体，试求该合金的含碳量是多少？（计算结果保留两位有效数字） 六、（20分）叙述板条马氏体和下贝氏体的组织形态，并说明板条马氏体和下贝氏体具有良好强韧性的原因。 七、（25分）T10A钢含碳量约为1.0%，Ac1=730℃，Accm=800℃，Ms=175℃，该合金的原始组织为片状珠光体加网状渗碳体，若用此钢制作冷冲模的冲头，说明需要经过那些热处理工序才能满足零件的性能要求，写出具体热处理工艺名称、加热温度参数、冷却方式以及各工序加热转变完成后和冷却至室温时得到的组织。 哈尔滨工业大学2002年硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学及热处理 一、（10分）已知铜单晶的{111}<110>滑移系得临界分切应力为1Mpa。直径为1mm的铜 单晶丝受轴向拉伸，加载方向平行于单晶的[001]方向，若使铜单晶丝不产生明显的塑性变形，求此单晶丝能承受的最大轴向载荷是多少？（计算结果保留3位有效数字）二、（15分）根据组元间固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图（如右图所示），说明O 点成分合金平衡结晶过程，画出冷却曲线示意图，并写出室温下该合金的组织组成物相对含量的表达式。 三、（15分）求珠光体组织中铁素体相的相对含量是多少？若某铁碳合金组织中除有珠光 体外，还有15%的二次渗碳体，试求该合金的含碳量是多少？ 四、（15分）试叙述贝氏体的转变特点，并比较与珠光体和马氏体转变的异同点。 五、（15分）什么是异分结晶？说明如何利用区域熔炼方法提纯金属。提纯效果与什么因 素有关？ 六、（15分）某厂对高锰钢制造的碎矿机颚板经1100℃加热后，用崭新的优质冷拔态钢丝 绳吊挂，由起重吊车运往淬火水槽，行至途中钢丝绳突然发生断裂，试分析钢丝绳发生断裂的主要原因。 七、（15分）用T10A钢（Wc=1.0%，Ac1=730℃，Accm=800℃）制造冷冲模的冲头，试 制订预备热处理工艺（包括工艺名称和具体参数），并说明预备热处理的目的以及加热转变完成和冷至室温后获得何种组织。

金属材料及热处理试卷及参考答案

《金属材料及热处理》期终考试试卷（A卷） （二0一0至二0一一学年第二学期） （考试时间：100分钟） 班级：姓名：学号： 一、填空题（每空2分，共30分） 1、常见的金属晶格类型有___________、___________和___________。 2、常用的回火方法有低温回火、___________ 和___________ 。 3、硬度测试方法常用的有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维氏硬度试验法， 相应的符号是、、。 4、常用预备热处理有和；最终热处理有和 等。 5、铸铁是含碳量大于的铁碳合金，碳素钢是含碳量小于， 而且不含有合金元素的铁碳合金。 二、选择题（每题2分，共30分） （）1、拉伸试验时．试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 （）2、金属的（）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 （）3、从灰铸铁的牌号可以看出它的（）指标。 A 硬度 B 韧性 C 塑性 D 强度 （）4、以下哪种不是晶体 A 金属 B 钢铁 C 玻璃 （）5、机械制造中，T10钢常用来制造（） A容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮 （）6、GCrl5SiMn钢的含铬量是：（） A 15％ B 1．5％ C 0. 15％ D 0.015％ （）7、黄铜、青铜和白铜的分类是根据：（） A合金元素B密度C颜色D、加入元素 （）8、调质处理就是（）的热处理。 A、淬火+低温回火; B、淬火+中温回火; C 、淬火+高温回火; （）9、下列牌号中属于工具钢的有（）。 A、T10A； B、65Mn； C、20。 （）10、属于中碳钢的是（）。 A、08F钢； B、45钢； C、65Mn。

金属学及热处理试卷b

东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校 课程名称： 材料科学基础 试卷： (B) 考试形式： 闭 卷 授课专业：材料成型及控制工程 考试日期： 试卷：共 4 页 一、 填空题（每空1分，共10分） 1、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是 。 2、高温回复阶段，金属中亚结构的变化是：刃型位错通过 构成亚晶界。 3、液态金属的结构特点是 。 4、冷变形金属的再结晶可分为 两个过程。 5、二次再结晶的驱动力是 。 6、二元包晶转变式为 。 7、在二元系中，在一定温度下发生的转变L 1→L 2+α叫做 转变。 8、二元系统中最大相数是 。 9、马氏体相变区别于其他相变最基本的两个特点是： 和无扩散性。 10、 系指奥氏体的内部结构在外界因素下发生某些变化而使奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象。 二、 选择题（每题1分，共20分） 1、体心立方结构的原子最密排晶向族为______。 （ ） A 、[111] B 、<111> C 、[110] D 、<112> 2、面心立方结构的单位晶胞原子数为 。 （ ） A 、2 B 、4 C 、9 D 、14 3、面心立方结构的滑移系是 。 （ ） A 、{111}<110> B 、{110}<111> C 、{110}<112> D 、{110}<123> 4、螺型位错的位错线是 。 （ ） A 、曲线 B 、直线 C 、环形线 D 、折线 5、亚晶界一般是由位错构成的，通常 。 （ ） A 、亚晶界位向差越大，亚晶界上的位错密度越高 B 、亚晶界位向差越大，亚晶界上的位错密度越低 C 、亚晶界上位错密度高低与亚晶界的位向差关系不大 D 、以上都不对 6、在金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于 。 （ ） A 、交滑移 B 、多系滑移 C 、单滑移 7、自扩散的激活能应等于： 。 （ ） A 、空位的形成能与迁移激活能的总和 B 、空位的形成能 C 、空位的迁移能 8、冷变形使金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷，对置换固溶体中的扩散过程而言，这些缺陷的存在将导致 。 （ ） A 、阻碍原子的运动，减慢扩散过程 B 、对扩散过程无影响 C 、有时会加速扩散，有时会减弱扩散 D 、加速原子的扩散 9、经过冷塑性变形和再结晶过程，在 会得到粗大的晶粒组织。 （ ） A 、在临界变形量进行塑性变形加工 B 、大变形量 C 、较长的退火时间 D 、较高的退火温度 10、单晶体的临界分切应力值与 有关。 （ ） A 、外力相对滑移系的取向 B 、拉伸时的屈服应力 C 、晶体的类型和纯度 D 、拉伸时的应变大小 装 订 线 装 订 线 内 不 要 答 题 学 号 姓 名 班 级

金属学与热处理习题库

金属学与热处理试题库1、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、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 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 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 29、 30、 2、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、1

2008华南理工大学802金属学及热处理考研试题答案

华南理工大学 2008年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 一、填空题（每空0.5分，共30分） 1．纯铁在固态时有两种晶格类型，存在于912℃以下以及高温1394~1538℃间 的具有（）晶格，分别称为（）Fe和（）Fe，其致密度为（）；存在于 912~1394℃温度范围内时，具有（）晶格，称为（）Fe，其致密度为（）；它们均 称作铁的（）体。 2．右图为一立方晶胞，A、B、C为顶点，D为棱边中点，E为上平面中心点，DE 的晶向指数为[]，OCD的晶面指数为（）。 3．已知纯金属铝的原子半径为0.1434nm，则其晶格常数为（） 4．实际金属晶体中存在有线缺陷、（）和（）三类缺陷。其中线缺陷为一维缺陷， 它有（）和（）两种基本类型。 5．位错线是（）与（）的边界线。 6．金属结晶过程是（）与（）的过程，而（）是必要条件。 7．塑性变形的方式主要有（）和（），而大多数情况下是（）。 8．在工业生产中，为了细化铸态金属晶粒而提高性能，采用的方法主要有（）（） 和（）。 9．合金中的基本相结构有（）和（）两大类，其中前者具有较高的（）性能，适宜做（）相；后者具有较高的（），适宜做（）相。 10．二元合金组元（）完全相同是形成无限固溶体的必要条件。 11．碳在α-Fe中的间隙固溶体称为（），它具有（）晶体结构，在（）℃时碳的最大溶解度为（）%。 12．变形金属在加热时，会发生（）、（）和（）三个阶段的变化。 13．锡的熔点为232℃，其再结晶温度是（），在室温下变形属于（）加工。14．随着塑性变形量的增大，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象 称为（）现象，这种现象可通过（）处理加以消除。 15．钢的淬硬性主要决定于（），而钢的淬透性主要决定于（）和（）。 16．共析钢加热时奥氏体化形成是由（）、（）、（）及（）等四个基本过程 所组成。

金属学与热处理复习题带答案

一、名词解释（每小题2分，共14分） 1. 结构起伏：短程有序的原子集团就是这样处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态之中仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样，这种不断变化着的短程有序的原子集团称为结构起伏。 2. 非自发形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非自发形核。 3. 相：相是指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 4. 柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近偏聚的溶质原子好像形成一个溶质原子“气团”，成为“柯氏气团” 5. 选择结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相的化学成分不同的结晶称为选择结晶。 6. 形变强化：在塑形变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形过程的增加，金属的强度、硬度增加，而塑形、韧性下降，这一现象称为形变强化。 7. 晶胞：晶格中能够完全反应晶格特征的最小几何单元。 二、选择题 1.下列元素中能够扩大奥氏体相区的是（ d ）。 A W B Mo C Cr D Ni 2.属于强碳化物形成元素的是（ c ）。 A W，Mo, Cr B Mn, Fe, Ni C Zr, Ti, Nb D Si, Be, Co 3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（ a ）。 A Co B Cr C Mo D Mn 4.调质钢中通常加入（ c ）元素来抑制第二类回火脆性。 A Cr B Ni C Mo D V 5. 下列钢种属于高合金钢的是（ d ） A 40Cr B 20CrMnTi C GCr15 D W18Cr4V 6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（ b ） A V、Cr、S B Al、Ni、Si C W、Mn、P D Mg、B、Cu 7. 选出适合制作热作模具的材质（ d ） A 20CrMnTi B Cr12 C 2Cr13 D 5CrNiMo 三、填空 1. 铸锭组织的三个典型区域是（表层细晶粒区）、（内部柱状晶区）和（中心等轴晶区）。2．金属热加工与冷加工的界限是再结晶温度）。 3．滚动轴承钢GCr15的最终热处理工艺是（淬火加低温回火）使用状态下的组织是（M+A’+颗粒状碳化物）。

转 金属学及热处理的基本知识

转金属学及热处理的基本知识 一、金属晶体结构的一般知识 众所周知，世界上的物质都是由化学元素组成的，这些化学元素按性质可分成两大类: 第一大类是金属，化学元素中有83种是金属元素。固态金属具有不透明、有光泽、有延展性、有良好的导电性和导热性等特性，并且随着温度的升高，金属的导电性降低，电阻率增大，这是金属独具的一个特点。常见的金属元素有铁、铝、铜、铬、镍、钨等。 第二大类是非金属，化学元素中有22种，非金属元素不具备金属元素的特征。而且与金属相反，随着温度的升高，非金属的电阻率减小，导电性提高。常见的非金属元素有碳、氧、氢、氮、硫、磷等。 我们所焊接的材料主要是金属，尤其是钢材，钢材的性能不仅取决于钢材的化学成分，而且取决于钢材的组织，为了了解钢材的组织及对性能的影响，我们必须先从晶体结构讲起。 (一)晶体的特点 对于晶体，大家并不生疏。食盐、水结成的冰，都是晶体。一般的固态金属及合金也都是晶体。并非所有固态物质都是晶体。如玻璃、松香之类就不是晶体，而属于非晶体。 晶体与非晶体的区别不在外形，而在内部的原子排列。在晶体中，原子按一定规律排列得很整齐。而在非晶体中，原子则是散乱分布着，至多有些局部的短程规则排列。 由于晶体与非晶体中原子排列不同，因此性能也不相同。 (二)典型的金属晶体结构

金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子，称 为晶格。金属的晶格常见的有体心立方晶格和面心立方晶格，如图1-4所示。 体心立方晶格的立方体的中心和八个顶点各有一个铁原子，而面心立方晶格的 立方体的八个顶点和六个面的中心各有一个铁原子。 图1-4典型的金属晶体结构 (a)体心立方晶格(b)面心立方晶格 铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶格转变为另一种晶格。这种晶格的转变，称为同素异晶转变。纯铁在常温下是体心立方晶格(称为α-Fe);当温度升高到910℃时，纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方晶格(称为γ-Fe);再升温到1390℃时，面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格 (称为δ-Fe)，然后一直保持到纯铁的熔化温度。纯铁的这种特性非常重要，是钢材所以能通过各种热处理方法来改变其内部组织，从而改善性能的内在因素 之一，也是焊接热影响区中各个区域与母材相比，具有不同组织和性能的原因 之一。 二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识 (一)合金的组织 两种或两种以上的元素(其中至少一种是金属元素)，组合成的金属，叫做 合金。根据两种元素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点可 将合金的组织分为三类: (1)固溶体固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶格内，形成单相晶体结构。根据原子在晶格上分布的形式，固溶体可分为置换固溶体和 间隙固溶体。某一元素晶格上的原子部分地被另一元素的原子所取代，称为置 换固溶体;如果另一元素的原子挤入某元素晶格原子之间的空隙中，称为间隙固溶体，见图1-5所示。 图1-5固溶体示意图 (a)置换固溶体;(b)间隙固溶体