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金属学与热处理课后答案第一章填表：晶格类型原子数原子半径配位数致密度体心立方2a43868%面心立方4a421274%密排六方6a211274%5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向10、已知面心立方晶格常数为a，分离计算（100）、（110）、和（111）晶面的晶面间距；并求出【100】、【110】和【111】晶向上的原子罗列密度（某晶向上的原子罗列密度是指该晶向上单位长度罗列原子的个数）第1 页/共18 页答：（100）：（110）：（111）：14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶度的因素有哪些？答: 组元：组成合金最基本的、自立的物质。
相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面互相分开的组成部分。
固溶体：合金组元之间以不同的比例互相混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。
固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体的溶质和溶剂原子在囫囵晶体中都按—定的顺序罗列起来，改变为长程有序，形成有序固溶体。
置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构15、何谓固溶强化？置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？答：固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增强，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降的现象。
间隙固溶体的强化效果大于置换固溶体的强化效果。
缘故：溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。
间隙固溶体晶格畸变大于置换固溶体的晶格畸变16、何谓间隙相？它与间隙固溶体及复杂晶格间隙化合物有何区别？答：间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的容易的晶体结构称为间隙相。
金属学与热处理课后答案第一章金属键？并用其解释金属的特性答：金属键就是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，可以决定金属的很多物理性质。
金属的延展性就是由于在金属被锻造的时候，只是引起了金属阳离子的重新排布，而由于自由电子可以在整块金属内自由流动，金属键并未被破坏。
再如由于自由电子的存在使金属很容易吸收光子而发生跃迁，发出特定波长的光波，因而金属往往有特定的金属光泽。
金属中的自由电子沿着电场定向运动，导电性；自由电子的运动及正离子的震动，使之具有导热性；温度升高，正离子或原子本身振动的幅度加大，阻碍电子的通过，使电阻升高，具有正的电阻温度系数用双原子模型说明金属中原子为什么会呈现周期性规则排列，并趋于紧密排列答：当大量金属原子结合成固体时，为使体系能量最低，以保持其稳定，原子间必须保持一定的平衡距离，因此固态金属中的原子趋于周期性规则排列。
原子周围最近邻的原子数越多，原子间的结合能越低（因为结合能是负值），把某个原子从平衡位置拿走，克服周围原子对它的作用力所需做的功越大，因此固态金属中的原子总是自发地趋于紧密排列。
3.填表：晶格类型原子数原子半径配位数致密度间隙类型间隙半径间隙数目举例原子堆垛方式体心立方2a438 68% 八面体 a 18 α—Fe ABABAB四面体 a 24面心立方4a4212 74% 八面体 a 13 γ—Fe ABCABC四面体 a 8密排六方6a2112 74% 八面体 a 6 Mg ABABAB四面体8a 194什么是晶体结构？什么是晶格？什么是晶胞？答：晶体结构：指晶体中原子（离子，原子，分子集团）的具体的排列情况，也就是指晶体中这些质点在三维空间内有规律的周期性重复排列；晶格：将阵点用一系列平行的直线连接起来构成的空间格架。
晶胞：构成点阵的最基本单元。
5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向6立方晶系的{1 1 1}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。
金属学与热处理第一章习题1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。
今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。
解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为（2 5 5）4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0）7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即因此c/a=√8/3=1.6338.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶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912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。
《金属材料热处理》思考题（成型09级）第1章绪论第2章固态相变概论1. 金属固态相变的主要类型、特点2. 金属固态相变按（1）相变前后热力学函数、（2）原子迁移情况、（3）相变方式分为哪几类？3. 金属固态相变主要有哪些变化？4. 金属固态相变有哪些特点？5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么？加以说明。
6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？加以说明。
7. 何谓热处理？热处理的目的是什么？热处理在机械加工过程中作用有那些？热处理与合金相图有何关系？8. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响？Ａc1、Ａr1、Ａc3、Ａr3、Ａccm、Ａrcm9. 一些概念：固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制第3章钢的热处理原理与工艺第1节1、奥氏体的组织、结构和性能特点。
2、从成分和工艺角度说明如何细化奥氏体晶粒?3．以碳扩散的观点说明奥氏体的长大机理。
4、共析钢的奥氏体的形成包括哪几个过程？为什么说奥氏体形成是受碳扩散控制的？非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有何异同？为什么有剩余渗碳体溶解过程？5、影响奥氏体转变速度的因素有哪些？如何影响？合金钢的奥氏体转变的有什么特点？6、影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？如何影响？注意合金元素的影响。
第2节1．试设计一种采用金相硬度法测定共析钢TTT图的方法。
（测定TTT图的原理和方法。
）2.请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体等温转变图，并回答下列问题：（1）说明图中各线、区的意义。
第一章金属材料基础知识1、什么是强度？材料强度设计的两个重要指标分别是什么？2、什么是塑性？塑性对材料的使用有何实际意义？3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。
4、根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因。
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。
（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？6、铁碳相图中的几个单相分别是什么？其本质及性能如何？第二章钢的热处理原理1、何谓奥氏体？简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。
奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。
3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长？4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。
并标出：（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义；（2）临界冷却曲线；，S，T＋M组织的冷却曲线。
（3）分别获得M、P、B下5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？6、说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，780℃，860℃，1100℃。
7、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？8、简述随回火温度升高，淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋势。
第三章钢的热处理工艺1、简述退火的种类、目的、用途。
2、什么是正火？正火有哪些应用？3、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？4、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？5、什么是表面淬火？表面淬火的方法有哪几种？表面淬火适应于什么钢？简述钢的表面淬火的目的及应用。
6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。
7、简述化学热处理的几个基本过程。
渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成？8、什么是钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？如何影响？9、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？10、将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：（1）若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？（2）如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？11、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45 钢，硬度要求 220 ～ 250HBS 。
一.名词解释弹性模量、弹性极限、屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、冲击韧性、布氏硬度、洛氏硬度、韧脆转变、韧催转变温度、疲劳、断裂韧性二、填空题1.材料常用的塑性指标有________和________两种，其中_________表示塑性更接近硬度。
2.检验淬火钢成品件的硬度一般用________硬度，而布氏硬度适用于测定_______的硬度。
3.零件表面加工质量对其________性能有很大的影响。
4.材料性能是指________性_________性_________性和___________性。
5.表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是_________，其单位是___________。
三、选择题1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（）A.σb B、σs C、σ0.2 D、σp2.有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（）A、通过热处理强化B、选用合金钢C、增加横截面积D、在冷加工状态下使用3.材料的使用温度（）A、应在其韧脆转变温度以上B、应在其韧脆转变温度以下C、应与其韧脆转变温度相等D、与其韧脆转变温度无关4.汽车后半轴热处理后冷校直，造成力学性能指标下降，主要是（）A、σbB、δC、σ-1D、HB5.在有关工件的图纸上，出现了以下几种硬度技术条件的标注方法，其中正确的是（）A、500HBSB、HV800C、12~15HRCD、229HB四、判断题1、所有金属材料都有明显的屈服现象。
（）2、同种材料不同尺寸试样所测得的伸长率相同。
（）3、σ0.2是机械零件的设计依据，如果使用σb代替，则应选择较大的安全系数。
（）五、计算题1.一根直径为2.5mm、长为3m的钢丝，受4900N拉伸载荷作用后的变形量是多少？（钢丝的变形为弹性变形，其弹性模量为205000MN/m2）[提示：参考第一部分第一章的例题1]六、简答题1.如何提高金属材料的刚度和疲劳寿命？2.韧脆转变在工程上有何意义？一、名词解释金属键、晶体、非晶体、晶格晶胞、致密度、配位数、空位、间隙原子、位错、晶粒、晶界、合金、相、固溶体、置换固溶体、金属化合物、高分子化合物、间隙相、玻璃相、大分子链、单体、链节、大分子链的柔顺性、扩散二、填空题1.工程材料的结合键有______、________、_______、________4种。
2.体心立方晶格何面心立方晶格晶胞内原子数分别为_____和_______，其致密度分别为________和______。
3.在图2-1所示的立方晶系晶胞中画出（111）、（110）、（100）晶面和【111】、【110】、【010】晶向。
4.在图2-1所示的立方晶系晶胞中，根据下面要求标注晶向指数和晶面指数。
晶面：EBG________EDCF_______AFL________晶向：FD_________EC_________BL_________5.实际金属中存在有________、___________和________3类缺陷。
位错是____缺陷，晶界是___缺陷。
金属的晶粒越小，晶界总面积就越_____,金属的强度也越______.6.已知银的原子半径为0.144nm，则其晶格常数为_______nm。
（银的晶体结构为面立方晶格）7.立方晶系{112}镜面族包括_____个面，他们分别是_____________________。
三、选择题1.两种元素组成固溶体，则固溶体晶体结构（）A、与溶剂的相同B、与溶质相同C、与溶质、容剂的都不相同D、是两种元素各自的混合体2.间隙固溶体与间隙化合物的（）A、结构相同，性能不同B、结构不同，性能相同C.结构相同，性质也相同D.结构和性质都不相同3.在立方晶系中，指数相同的晶面和晶向（）A.相互平行B.相互垂直C.相互重叠D.毫无关系4.在面向立方晶格中，原子密度最大的晶面是（）A.(100)B.(110)C.(111)D.(122)5.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）A.金属键B.离子键C.共价键D.分子键四、判断题1.金属或合金中，凡分子相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
（）2.在体心立方晶格中，原子排列最密的方向[111]垂直于原子排列最密的晶面(110)。
（）3.单晶体具有各向异性，因此实际使用的所以晶体材料在各方向上的性质是不相同的。
（）4.晶体的配位数越大，其致密度也越高。
（）5.固溶体的强度和硬度比溶剂金属的强度和硬度搞。
（）6.间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。
（）7.与金属材料一样，陶瓷材料中也存在着缺陷。
（）五、计算题1.钛在高温下是体心立方结构，冷却后变成密排六方结构，其原子半径增加了2%，求体积变化率（忽略热膨胀的影响）。
[提示：一块金属发生晶体结构转变时的体积变化率实质上是这块金属中所有原子所占空间体积的变化率，因此本题只要计算一个原子所占空间体积的变化率即可。
由于致密度APF=（晶体原子数n×一个原子的体积Va）/晶格体积Vc，所个原子所占空间的体积V a=Vc/n=V a/APF。
计算时要注意原子半径和致密度的变化。
]2.已知α-Fe的晶格常数为2.87×10m，γ-Fe的晶格常数为3.64×10m，求α-Fe和γ-Fe的原子半径。
当γ-Fe转变为α-Fe时，其体积变化率是多少?[温度为912°C时，α-Fe的原子半径为1.26×10m]3.已知钒具有体心立方晶格，密度为5.96g/cm，原子量为50.9，计算其原子半径。
[提示：参考第一部分第2章的例题2]六、问答题1.常见金属晶体结构又哪几种类型？它们的致密度、配位数和晶胞原子数各是多少？2.实际金属中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？简述晶界的特点。
3.固溶体和金属化合物有什么区别？第3章材料的凝固一、名词解释凝固，结晶，过冷度，非自发形核，同素异构转换，组元，杠杆定律，枝晶偏析，扩散退火，共晶转换，二次相，相区接触法则，铁素体，奥氏体，莱氏体，珠光体，二次渗碳体，晶粒度，变质处理二、填空题1.金属的结晶过程主要由和两个基本过程组成。
2.金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有、和。
3.物质在固体下的晶体结构随温度变化的现象成为。
铁的同素异构转变为4.金属从液态转变为固态的过程成为。
金属在固态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程为。
5.金属在结晶过程中，冷却速度越大，则过冷度越，晶粒越，强度和硬度越，塑形越。
6.二元合金的杠杆定律中，杠杆的端点是所求的或部分，杠杆的支点是的组成。
7.M-N合金相图如图2-2所示。
（1）液相线是线，固相线是线。
（2）在图中①~ ④空白区域内填上组织组成物的名称;（3）水平线上的反应是反应，其反应式是。
（4）画出Ⅰ合金的冷却曲线和组织示意图；（5）在t1温度下，液相成分是，固相成分是，液相占Ⅰ合金总质量的，固相占Ⅰ合金总质量的。
8.当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的组元。
9.已知Cu-Zn二元合金相图如图2-3所示。
（1）根据相区接触法则，标注各空白相区的组成相。
（2）写出①、⑥水平线上的反应式。
（①⑥）（3）估计缓冷条件下α相（单相黄铜）的成分范围为。
10．在图2-4所示的士种类型二元合金相图中，标注各空白相区的组成相。
图中的4条水平线为：①线、②线、③线、④线，其相应的反应式为：①、②、③、④。
11．在图2-5所示的铁碳合金相图中；（1）标上各点的符号。
（2）填上各区域的相和组织组成物（写在方括号和圆括号内）。
（3）指出下列各点的含碳量：E 、C 、P 、S 、K 。
（4）在表2-1中填上各水平线的温度、反应式、反应产物的名称。
在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须吧钢加热到相区。
13. 在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度,强度。
14. 某锅炉钢板，图纸要求用20钢制作。
显微组织观察发现，组织中珠光体的量占30%，问钢板是否符合图纸要求。
[20钢含碳量范围为0.17%~0.23%]其组成相是。
17. 纯鉄在912°Ｃ发生α-Ｆe-- γ-Fe转变时，其体积将。
三. 选择题1. 铸造条件下，冷却速度越大，则（）。
A.过冷度越大，晶粒越细B.过冷度越大，晶粒越粗C.过冷度越小，晶粒越细D.过冷度越小，晶粒越粗2. 金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。
A.越高B.越低C.越与冷却速度无关D.越趋于恒定3，如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细?第①组：A金属模铸造B．砂模铸造( )第②组：A．高温浇注B．低温浇注( )第③组：A．铸成薄片B．铸成厚片( )第④组：A.浇注时振动U．浇注时不振动( )4．同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是( )。
A．晶粒度发生变化B．过冷度发生变化C．致密度发生变化D．溶解度发生变化5．实际金属结晶时，可通过控制形核率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用( )丸增大N／G值U．减小N／G值C．使N／G值保持不变D．使N／G值先增大后减小6．二元合金在发生共晶转变时，其相组成是( )A．单一液相B．单一固相C．两相共存D．三相共存7．二元合金发生共析转变时，各相的( )A．成分固定，质量发生变化B质量固定，成分发生变化C.成分和质量都固定D．成分和质量均发生变化8．在图2—6的二元共晶相函中，室温下I合金中的Fn占合金的相对质量为，( )A ab/acB ab/ae Cab/ad D ac/ae9．在图2—7的二元合金相图中，I合金的冷却曲线应为( )A．a B．b C．c D．d10．产生枝晶偏析的原因是由于( )A．液、固相线间距很小，冷却缓慢B．液、固相线间距很小，冷却速度大C．液、固相线间距大，冷却缓慢D．液、固相线间距大，冷却速度也大11．二元合金中，铸造性能最好的是（）A．固溶体合金B．共晶合金C共析合金D．包晶成分合金12．在图2-8的铁碳合金相图中，欲计算T10钢(含1.0%C)中的相对质量，以b为杠杆支点，杠杆的长度应取（）A.QL B．ac C．adD．aL E.Qc F.Qd13，(1)室温下45钢(含0．45％C)中铁素体相的相对质量百分比为（）ABCD(2)室温下45钢中珠光体的相对质量百分比为（）ABCD14．在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（）A.扩散退火B.切削加工C喷丸处理D．变质处理四、判断题1。
凡是液体凝固为固体的的过程都是结晶过程．（）2．评定晶体粒度的方法是：在相同放大倍数的下条件．将晶粒组织图像或显微照片与标准晶粒评级图进行比较．晶粒度级别数越高，晶粒越细。
（）3在铁碳合金相图中，凡具有E点与F点之间成分的合金缓冷到1148'C时都将发生共晶转变．（）4.纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
