《金属学原理》练习题-金属和合金的固态结构

贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）班级姓名学号题号一二三四五总得分评卷人审核人得分一、名词解释（每题3分，共15分）1、同素异构转变：2、回火抗力:3、本质晶粒度:4、奥氏体稳定化:5、化学热处理:二、填空题（每空1分，共15分）1、奥氏体是溶于中所形成的固溶体。

2、共析钢淬火后在回火过程中，由于组织发生了变化，钢的也随之发生改变。

其基本趋势是随回火温度升高，钢的和下降，和提高。

3、正火的冷却速度比退火，故正火的组织比较，它的强、硬度比退火。

4、淬火钢的回火，本质上是分解以及析出、聚集长大的过程。

广义的回火概念应当是指将淬火后合金固溶体加热到低于相变临界点温度，保温一段时间后再冷却到室温的工艺方法。

回火转变是典型的型转变。

三、判断题（每题3分，共12分）1、珠光体形成时一般在奥氏体晶内形核。

2、钢中的合金元素和碳一样，在贝氏体转变时会发生重新分布。

3、共析钢和过共析钢的连续冷却转变中无贝氏体转变区。

4、等温淬火后的组织不需要再进行回火。

四、论述题（共34分）1、若按所有的八面体间隙位置均填满碳原子计算，单位晶胞中应含20%的碳原子，但实际上碳在 -Fe中的最大溶解度仅为2.11%，为什么？（6分）●试分析马氏体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（8分）●简述片状珠光体的形成机理。

（10分）●淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。

（10分）五、分析题（每题12分，共24分）1、高速钢（高碳高合金工具钢）有时采用分级淬火法，即工件从分级浴槽中取出后常常置于于空气中冷却，但如果当工件尚处于100~200℃时使用水清洗，将会发生什么问题？为什么？2、试分析φ10mm的45钢（退火状态），经下列温度加热并水冷后所获得的组织：①700℃②760℃③840℃贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（B卷）答案一、名词解释（每题3分，共15分）1、同素异构转变：纯金属（1分）在温度和压力变化（1分）时，由某一种晶体结构转变为另一种晶体结构（1分）的过程。

金属学原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属晶体中最常见的晶格类型是（）。

A. 立方晶格B. 六方晶格C. 四方晶格D. 三角晶格2. 下列元素中，属于铁素体的组成元素是（）。

A. 碳B. 镍C. 铬D. 锰3. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？（）。

A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 电子迁移4. 在金属学中，霍尔-佩奇关系是用来描述（）。

A. 晶粒大小与强度的关系B. 晶界特性C. 位错密度D. 相界面5. 金属的热处理过程中，淬火后的金属通常需要进行（）。

A. 回火B. 正火C. 退火D. 时效6. 金属的疲劳断裂通常起始于（）。

A. 表面B. 晶界C. 晶内D. 夹杂物7. 金属的腐蚀类型中，电化学腐蚀属于（）。

A. 全面腐蚀B. 局部腐蚀C. 应力腐蚀D. 腐蚀疲劳8. 在金属学中，奥氏体转变是指（）。

A. 面心立方晶格转变为体心立方晶格B. 体心立方晶格转变为面心立方晶格C. 六方密堆积晶格转变为体心立方晶格D. 体心立方晶格转变为六方密堆积晶格9. 金属的硬度测试中，布氏硬度测试法适用于（）。

A. 极硬金属B. 极软金属C. 中等硬度金属D. 脆性材料10. 金属的冷加工可以提高其（）。

A. 塑性B. 硬度C. 韧性D. 导电性二、填空题（每题2分，共20分）11. 金属的冷加工硬化可以通过________方法来消除。

12. 金属的再结晶温度通常低于其________温度。

13. 在金属学中，________是指金属在塑性变形后，通过加热而发生的晶格重建过程。

14. 金属的腐蚀速率与________的浓度有关。

15. 金属的晶界通常是________的来源。

16. 金属的相图是用来描述合金在不同温度和组成下的________状态。

17. 金属的疲劳寿命可以通过________测试来评估。

18. 金属的断裂韧性是指材料在________作用下发生断裂的能力。

一、简答题1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？答：可以。

.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。

或进行热加工，使之发生动态再结晶。

2. 固体中有哪些常见的相结构？答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。

3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。

非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。

4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一定律？答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。

对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。

5. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。

无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。

二、综合分析题图示Cu-Cd 二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应类型及其反应式；2） 已知β相成分为w cd =46.5％，400℃时γ相的成分为w cd =57％，请计算400℃时w Cd＝50％合金的相组成。

答：1）549℃：包晶反应，（Cu ）+ L →β547℃：包晶反应，β + L →γ544℃：共晶反应，L → γ + δ397℃：包晶反应，δ + L → ε314℃：共晶反应，L → ε +（Cd ）2）%7.66%1005.46575057%=⨯--=β 或 %3.33%1005.46575.4650%=⨯--=γ。

一、名词解释：相、固溶体、中间相、超结构、电子浓度、正常价化合物、电子化合物、间隙相、间隙化合物；二、计算题：1、青铜为铜和锡组成的固溶体合金，其中大约有3％的铜原子为锡原于所取代，且仍维持着fcc结构。

试求合金中所含Cu和Sn的质量分数(已知cu的相对原子量为63.54，Sn为118.69)解由题意知，合金中所含Sn的摩尔分数为X Sn＝3％，所台Cu的摩尔分数为X Cu=97％，故其质量分数为2、在1000℃时，有Wc＝1.7％的碳溶入面心立方结构的铁中形成固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子?解因为100个单位晶胞中，有400个铁原子，其质量分数W Fe=98.3％总质量为(400×55.85)／0.983＝22726碳原子数为22726×0.017/12.0l＝32大约l／3个单位晶胞中才有1个碳原子。

这是因为碳原子半径较八面体间隙半径稍大些，因而碳原子不太可能都填满所有的等效位置。

3、β’黄铜的结构为简单立方。

如图2-3所示。

如果Cu和Zn原子半径分别为0.13nm和0.14 nm，试估计其密度(已知Cu和Zn的相对原子质量分别为63.54及65.38)。

4、计算单质原子配位数为6的晶体结构的致密度，并计算此时的原子半径与配位数为12时的原子半径比值。

配位数为6的晶体结构为简单立方结构，设其半径为r，晶格常数为a，二者关系为a=2r，致密度3343=0.52336raππη==，6121r/ra=5、Mg具有hcp结构，c/a=1.624体密度为1.74g/cm3，求a，c，原子半径和致密度。

1.74AnMVNρ===，得a=0.32nm，c=0.52nm，r=0.1598，致密度为3460.74rπη⨯==6、测得X Au=40％的Cu-Au固溶体点阵常数a=0.3795nm，密度为14.213g/cm3，计算说明该合金是什么类型固溶体？利用Cu Au(X X)Cu AuAn M MVNρ+=，得出n=3.95≈4，故为置换固溶体AuM=2007、Fe-Mn-C固溶体具有面心立方结构，Mn和C的质量分数为12.3％和1.34％，点阵常数为0.3624nm，密度为7.83g/cm3，请说明Mn和C在Fe中各是什么固溶体？再计算固溶体中每个原子的平均重量23230.821755.850.11954.940.0593128.8219106.0210A g-⨯+⨯+⨯==⨯⨯每个晶胞中的原子数为3723(0.362410)7.834.28768.821910anAρ--⨯⨯===⨯因为Fe-Mn-C合金固溶体具有面心立方结构，每个晶胞中含有4各原子，现在计算得每个晶胞中含有4.2876个原子，说明其中一个或全部溶质组元都是间隙溶质原子。

《金属学原理》习题第一章金属的晶体结构1.解释下列基本概念单晶体，多晶体，晶体结构，空间点阵，阵点，晶胞，晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带，晶带定理，晶面间距，面心立方，体心立方，密排立方，多晶型性，配位数，致密度，点缺陷，线缺陷，面缺陷，空位，间隙原子，肖脱基缺陷，弗兰克尔缺陷柏氏矢量，晶界，固溶体，相，组织，中间相2.标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系(421)，(-123)，(130)，[2-1-1]，[311]；b)六方晶系(2-1-11)，(1-101)，(3-2-12)，[2-1-11]，[1-213]。

3.写出FCC、BCC、HCP、（c/a=1.633）晶体的密排面、密排面间距、密排方向、密排方向最小单位长度。

4.晶界的主要特点。

5. 影响固溶体溶解度的主要因素。

第二章金属的结晶1.解释下列基本概念凝固，结晶，过冷度，结构起伏，能量起伏，均匀形核，非均匀形核，临界形核半径，临界形核功，形核率，长大速率，接触角，活性质点，变质处理，光滑界面，粗糙界面，温度梯度2．什么是晶胚？金属结晶时晶胚转变成晶核需满足哪些条件？。

3. 控制晶粒大小或细化晶粒的主要途径有哪些？4. 分析金属铸锭组织的基本构成与特点？第三章合金相结构与二元合金相图1.何为成分过冷？它对合金结晶的长大方式有哪些影响？2．简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。

第四章铁碳合金相图1.绘制完整的Fe-Fe3C相图，并用组成相填写各相区。

2.分析共析钢的结晶过程，并计算其室温下相组成物的相对含量。

3. 画出纯铁、40钢、T12钢的室温平衡组织，并标注其中的组织。

第五章金属的固态扩散1.解释下列基本概念自扩散，互扩散，间隙扩散，空位扩散，下坡扩散，上坡扩散，稳态扩散，非稳态扩散，扩散系数，柯肯达尔效应，体扩散，表面扩散，晶界扩散2．扩散的机制主要有哪几种？3. 影响原子扩散的因素有哪些？第六章 金属与合金的固态相变1. 解释下列基本概念固态相变，一级相变，二级相变，扩散型相变、半扩散型相变，非扩散型相变，共格界面，半共格界面，非共格界面，错配度，惯习面，调幅分解，脱溶转变，连续脱溶，不连续脱溶，马氏体型相变2．固态相变的阻力以及对相变过程的影响。

第二章金属与合金的晶体结构习题解答2-1 什么是晶体? 晶体的主要性能是什么?答：晶体是指原子具有规则排列的物质。

晶体的主要性能有（1）具有规则的外形；（2）具有固定的熔点；（3）具有各向异性。

2-2 解释下列名词：晶格、晶胞、晶格常数、晶粒、晶界、合金、组元、相、合金系。

答：晶格是指把原子看成是一个结点，用假想的线条把将结点连接起来构成的空间格子。

晶胞是晶格中一个完全能代表晶格特征的最小的几何单元。

晶格常数是晶胞中各棱边的长度a、b、c及各棱边之间的夹角α、β、γ称为晶格常数。

晶粒是指多晶体中每一个小的单晶体。

晶界是指晶粒与晶粒之间的界面。

合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起，形成具有金属特性的物质。

组元是组成合金的独立的、最基本的单元。

相是指合金中凡是结构、成分和性能相同并且与其他部分有界面分开的均匀组成部分。

合金系是指由二个或二个以上的组元按不同的含量配制的一系列不同成分的合金。

2-3 试绘示意图说明什么是单晶体? 什么是多晶体?答：单晶体是具有一致结晶位向的晶体，如题2-3图1所示。

题2-3 图1 题2-3 图2多晶体是由许多结晶位向不同的单晶体组成的聚合体，如题2-3图2所示。

2-4 金属晶格的基本类型有哪几种? 绘出示意图说明它们的原子排列。

答：金属晶格有体心立方晶格（如题2-4 图1所示）、面心立方晶格（如题2-4 图2所示）、密排六方晶格（题2-4 图3所示）。

题2-4 图1 题2-4 图2 题2-4 图3 2-5 实际金属有哪些晶体缺陷? 这些缺陷对性能有何影响?答：实际金属的晶体缺陷有空位和间隙原子（点缺陷）、位错（线缺陷）、晶界和亚晶界（面缺陷）。

晶体缺陷引起晶格畸变，在晶体的强度、硬度、塑性和扩散及其他结构问题中起主要作用。

2-6 什么是固溶体? 绘图说明固溶体的种类。

答：合金在由液态结晶为固态时，组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其它组元的新相，这种新相称为固溶体。

第二章1、钢中奥氏体的点阵结构，碳原子可能存在的部位及其在单胞中的最大含量。

奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，碳原子在γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体间隙中心位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中点。

八面体间隙：4个2、以共析碳钢为例说明奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化。

按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于AC1温度，刚刚形成的奥氏体，靠近Cem 的C浓度高于共析成分较少，而靠近F处的C浓度低于共析成分较多（即ES线的斜率较大，GS线的斜率较小）。

所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的P刚刚形成的A的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。

3、合金元素对奥氏体形成的四个阶段有何影响。

钢中添加合金元素并不影响珠光体向奥氏体的转变机制，但影响碳化物的稳定性及碳原子在奥氏体中的扩散系数。

另一方面，多数合金元素在碳化物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分均匀化的速度。

①通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度。

②通过改变碳化物稳定性影响奥氏体的形成速度。

③对临界点的影响：Ni、Mn、Cu等降低A1温度；Cr、Mo、Ti、Si、Al、W、V 等升高A1温度。

④通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度：Ni、Mn等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形成。

在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小100-10000倍。

此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，因此，合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多。

4、钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。

○1在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度增大而升高。

第一章 金属的晶体结构(一)填空题3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。

4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为VL =ρ。

5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。

6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方晶格是 [110] 。

7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。

一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。

8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。

位错是 线 缺陷。

9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。

而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。

10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。

11．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10]1[-，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。

12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=,那么最密排面上原子间距为 。

13 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 。

14．已知Cu 的原子直径为0．256nm ，那么铜的晶格常数为 。

1mm 3Cu 中的原子数为 。

15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 .16．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） .17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的结合方式。

二00二年试题：一.名词解释（20分，每个2.5分）（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度（5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生二.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）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）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。

（10分）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）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）七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。

（10分）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）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）十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。

（10分）（单考生做）十一.简述铸锭的宏观偏析。

（10分）（单考生做）十二.简述金属晶体中缺陷的类型。

（10分）（单考生做）答案：一，1，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。

2，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。

3，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。

4，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。

5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。

6，二次再结晶：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。

7，滑移第：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。

8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。

二，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, α=β=γ=90°。

金属凝固原理习题与答案金属凝固原理习题与答案金属凝固是材料科学中的重要研究领域，也是金属加工和制备过程中不可或缺的一环。

在金属凝固过程中，涉及到许多基本原理和概念。

本文将通过一些习题来探讨金属凝固的原理，并给出相应的答案。

习题一：什么是金属凝固？答案：金属凝固是指金属在高温下由液态转变为固态的过程。

当金属被加热到其熔点以上时，金属原子开始逐渐失去自由度，形成有序的晶体结构，从而形成固态金属。

习题二：金属凝固的主要原理是什么？答案：金属凝固的主要原理是原子的有序排列。

在液态金属中，原子无序排列，而在固态金属中，原子有序排列成晶体结构。

这是因为在液态金属中，原子具有较高的热运动能量，可以自由移动，而在固态金属中，原子受到周围原子的束缚，只能在晶格中振动。

习题三：金属凝固的过程中有哪些因素会影响晶体的形成？答案：金属凝固的过程中，晶体的形成受到许多因素的影响，包括温度、凝固速率、合金成分等。

温度对晶体的形成有重要影响，较高的温度会使晶体生长得更快，而较低的温度会使晶体生长得更慢。

凝固速率也是影响晶体形成的重要因素，快速凝固会导致细小的晶体形成，而慢速凝固则有利于大晶体的生长。

合金成分对晶体形成也有重要影响，不同的合金成分会导致不同的晶体结构和形态。

习题四：金属凝固过程中，晶体的生长方式有哪些？答案：金属凝固过程中，晶体的生长方式主要有三种：平面生长、柱状生长和体内生长。

平面生长是指晶体在平面上逐渐生长，形成平坦的晶界；柱状生长是指晶体在某个方向上生长，形成柱状晶界；体内生长是指晶体在整个体积内均匀生长，没有明显的晶界。

不同的金属和凝固条件下，晶体的生长方式可能不同。

习题五：金属凝固过程中，晶体的缺陷有哪些？答案：金属凝固过程中，晶体的缺陷主要有晶格缺陷和晶界缺陷。

晶格缺陷是指晶体内部原子的位置偏离理想位置，包括点缺陷（如空位、间隙原子等）和线缺陷（如位错等）。

晶界缺陷是指晶体之间的界面上存在的缺陷，包括晶界错配、晶界位错等。

金属固态相变原理试题A卷附答案贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（A卷）班级姓名学号一、名词解释（每题3分，共15分）1、共格界面：2、回火脆性：3、起始晶粒度：4、淬透性：5、时效：二、填空题（每空1分，共15分）1、共析钢淬火后回火，根据回火温度可分为回火、回火、回火，分别得到、和组织。

2、调质处理的钢与正火钢相比，不仅强度较高而且、也高于正火钢，这是由于调质处理后钢中渗碳体呈，而正火后的渗碳体呈。

3、化学热处理通常可分为、、三个基本过程。

4、淬火冷却时产生的组织应力是由于工件的和发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力。

三、判断题（每题3分，共12分）1、低碳马氏体可以在淬火状态下使用。

2、正火的冷却速度比退火稍慢，故正火钢的组织比较粗大，它的强度、硬度比退火低。

3、淬透性是钢材的固有属性，它取决于钢的淬火冷速的大小。

4、本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢小。

四、论述题（共34分）1、试分析下贝氏体中碳化物排布规律的形成原因。

（10分）2、马氏体转变为什么需要深度过冷？（6分）3、根据奥氏体形成规律讨论细化奥氏体晶粒的途径。

（8分）4、试分析珠光体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（10分）五、分析题（每题12分，共24分）1、有一批丝锥原定有T12钢制造，要求硬度为HRC60~64，但材料中混入了少量的35钢，问混入的35钢仍按T12钢的工艺进行淬火处理，这些35钢制成的丝锥能否达到性能要求？为什么？2、T8钢的过冷奥氏体等温转变C曲线如图所示，若使该钢的过冷奥氏体在620℃进行等温转变，并经不同时间的保温后，按图示1、2、3、4线的方式冷却至室温，试分析：①这四种冷却方式分别得到什么组织？②哪种冷却方式所得到的组织硬度最高？那种结果最低？为什么？贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（A卷）答案一、名词解释（每题3分，共15分）1、共格界面：当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置（1分），两相在界面上的原子可以一对一相互匹配，这种界面叫做共格界面（2分）。

金属学原理1.金属材料按金属材料性能方面所提出的要求分工艺性能和使用性能。

化学成分，原子集合体的结构以及内部组织是决定金属材料性能的内在基本因素。

2.金属学中称小单元为晶粒，它是组织的基本组成单位，各晶粒之间通过其界面相互紧密结合在一起，这些界面叫晶界。

组织包括晶粒的大小、形状、种类以及这种晶粒之间的相对数量和相对分布。

结构是指原子集合体中各原子的具体组合状态，当化学成分给定时，金属材料的某些性能主要是由结构类型所控制的，化学成分由冶炼来保证，结构组织除了成分制约外，还要由铸造条件、压力加工条件、特别是热处理条件来确定。

3.通常将那些基本上是由一种金属元素组成的材料或物质叫做纯金属。

凡是有益的，有意识的加入或存留在某一金属材料中一定数量的元素，称合金。

4.纯金属的典型结构模型分类有面心立方结构模型、密集六方结构模型和体心立方结构模型。

在晶胞的8个角上各有一个原子构成立方体，在立方体6个面的中心各有一个原子，把该晶体结构称之为面心立方晶胞，原子数是4个，体心立方晶胞中的原子数是2个。

5.凡是原子在三维空间按一定规律周期性排列的固体叫做晶体。

一条直线上相邻两原子中心的距离，称之为排列周期。

这条联结原子中心的直线所代表的方向称晶向。

无论是在代位固溶体或间隙固溶体中，在每个溶质原子周围的一定范围内，溶剂原子排列的正常规律性都会受到不同程度的干扰，这就叫点阵畸变。

配位数指晶体结构中与任何一个原子最近邻等距离的原子数量。

6.化学中把元素分为金属和非金属。

贡献出价电子的电子变为了正离子，浸在电子云中，靠运动于其间公有自由电子的静电作用结合起来，这叫做金属键。

金属原子易于丢失电子，非金属元素易取得电子。

7.在金属晶体学中原子结合键分离子键、共价键、金属键和极化键。

8.同一金属随温度（或压力）不同可出现的不同结构叫做同素异构现象。

在晶体学中常见的金属化合物分正常价化合物、电子化合物和尺寸因素化合物。

9.固溶体是溶质组元溶于溶剂点阵中而组成的单一的均匀固体。

贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（A卷）班级姓名学号一、名词解释（每题3分，共15分）1、共格界面：2、回火脆性：3、起始晶粒度：4、淬透性：5、时效：二、填空题（每空1分，共15分）1、共析钢淬火后回火，根据回火温度可分为回火、回火、回火，分别得到、和组织。

2、调质处理的钢与正火钢相比，不仅强度较高而且、也高于正火钢，这是由于调质处理后钢中渗碳体呈，而正火后的渗碳体呈。

3、化学热处理通常可分为、、三个基本过程。

4、淬火冷却时产生的组织应力是由于工件的和发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力。

三、判断题（每题3分，共12分）1、低碳马氏体可以在淬火状态下使用。

2、正火的冷却速度比退火稍慢，故正火钢的组织比较粗大，它的强度、硬度比退火低。

3、淬透性是钢材的固有属性，它取决于钢的淬火冷速的大小。

4、本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢小。

四、论述题（共34分）1、试分析下贝氏体中碳化物排布规律的形成原因。

（10分）2、马氏体转变为什么需要深度过冷？（6分）3、根据奥氏体形成规律讨论细化奥氏体晶粒的途径。

（8分）4、试分析珠光体转变与贝氏体转变有哪些主要异同点？（10分）五、分析题（每题12分，共24分）1、有一批丝锥原定有T12钢制造，要求硬度为HRC60~64，但材料中混入了少量的35钢，问混入的35钢仍按T12钢的工艺进行淬火处理，这些35钢制成的丝锥能否达到性能要求？为什么？2、T8钢的过冷奥氏体等温转变C曲线如图所示，若使该钢的过冷奥氏体在620℃进行等温转变，并经不同时间的保温后，按图示1、2、3、4线的方式冷却至室温，试分析：①这四种冷却方式分别得到什么组织？②哪种冷却方式所得到的组织硬度最高？那种结果最低？为什么？贵州大学2014—2015学年第一学期《金属固态相变原理》考试试卷（A卷）答案一、名词解释（每题3分，共15分）1、共格界面：当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置（1分），两相在界面上的原子可以一对一相互匹配，这种界面叫做共格界面（2分）。

第一章：金属及合金的固态结构1．纯金属的典型结构模型：面心立方(fcc)、密集六方(hcp)和体心立方(bcc)结构模型。

2．合金中的典型结构：（1）代位固溶体和有序固溶体——异类原子按任意比例〔在一定成分范围内〕统计式的分布在各类结构中各相应晶面上，并处于与主组元相似的正常位置，犹如主组元的一部分原子被其它组元的原子所取代似的，但始终保持着主组元的结构类型。

这类结构叫代位固溶体结构。

假设异类原子不是统计式的分布，而是按一定的顺序分布，这类结构叫有序固溶体结构。

（2）异类原子分布在主组元原子间的空隙中，这种结构属于间隙固溶体结构。

（3）各组元原子按一定比例和一定顺序，共同组成一个新的，不同于其任一组元的典型结构，这种结构属于金属化合物类型。

3．空间点阵：在空间由点排列成的无限阵列，其中每一个点都和其他所有的点具有相同的环境，这种点的排列就称为空间点阵。

4．单胞：我们在空间点阵中选取一个能够点阵特点的最小单元来作为分析代表，一般来说，只要取最邻近的这样八个阵点，以其为顶点能够构成一个体积最小，对称性最高的平行六面体，这个六面体构成了点阵的基元，称之为单胞，有时也叫基胞。

5．点阵参数：选取单胞的一个顶点作为参考坐标原点，并以通过此顶点的三个棱边分别作为坐标的三个轴X、Y、Z，，称之为晶轴。

晶轴分别以单胞各相应边的长度a、b、c作为量度单位。

对一定的点阵来说，各晶轴之间的夹角为定值，通常以α、β、γ本别表示YZ、ZX、XY轴间的夹角。

这六个量就是表征点阵特征的六个参量，通常叫点阵参数，前三个有时叫点阵常数。

6．七大晶系：三斜、单斜、正交、六方、棱方、正方、立方。

7．复合单胞：单胞中假设除了八个顶角上的阵点外，还在其它位置，如面心、体心或棱的中心等处也分布着阵点，那么这种单胞就叫复合单胞。

复合单胞沿三个晶轴在空间重复平移而组成的点阵称复合点阵。

8．布喇菲点阵：布喇菲证明除了7种简单单胞外，还可以有7种不同的复合单胞，即共有14种点阵，这14种点阵，无论是简单的或复合的，都可以看做是单胞中的阵点沿三个晶轴，分别以三个点阵常数为单位矢量做平移运动而组成的，称布喇菲点阵。

1、金属化合物：当溶质超过了在溶剂中的溶解度极限以后，形成的结构不同于任一组元的新相。

2、二次再结晶：再结晶后随着温度的升高或保温时间的延长，晶粒的不连续不均匀地长大，即突发式的长大现象。

3、形变织构：当变形量很大（70%～90%以上）时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而彼此趋于一致，这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织叫形变织构。

4、相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同、性能相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，称之为相。

5、成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于固液界面前沿液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的熔点，此时过冷是由于成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定的，称为成分过冷。

6、固溶体：溶质原子溶入溶剂点阵中所形成的均一固相。

7、再结晶：冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中产生新的无畸变的再结晶晶核，并通过逐渐长大形成等轴晶粒，从而取代全部变形组织，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，该过程称为再结晶。

8、滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面和该晶面上一定的晶向所发生的相对滑动。

9、组织：指用肉眼或借助于各种不同放大倍数的显微镜所观察到的金属材料的内部情景，包括晶粒的大小、形状、种类以及各种晶粒之间的相对数量和相对分布。

10、枝晶偏析：在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。

11、刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。

这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。

这种线缺陷称为刃型位错。

12、螺型位错：一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。

在中央轴线处即为一螺型位错13、单晶体质点按同一取向排列。

由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体14、多晶体通常由许多不同位向的小晶体(晶粒）所组成。