北京科技大学金属材料学实验报告思考题汇编

⾦属材料学复习思考题及答案安徽⼯业⼤学材料学院⾦属材料学复习题⼀、必考题1、⾦属材料学的研究思路是什么？试举例说明。

答：使⽤条件→性能要求→组织结构→化学成分↑⽣产⼯艺举例略⼆、名词解释1、合⾦元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从⽽得到⼀定的物理、化学或机械性能的含量在⼀定范围内的化学元素。

（常⽤M来表⽰）2、微合⾦元素：有些合⾦元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这些化学元素称为微合⾦元素。

3、奥⽒体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩⼤γ相区的合⾦元素4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩⼩γ相区的合⾦元素。

5、原位析出：回⽕时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合⾦渗碳体在原位转变为特殊碳化物。

6、离位析出：回⽕时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。

7、⼆次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较⾼的⾼合⾦钢淬⽕后回⽕，硬度不是随回⽕温度的升⾼⽽单调降低，⽽是在500－600℃回⽕时的硬度反⽽⾼于在较低温度下回⽕硬度的现象。

8、⼆次淬⽕：在强碳化物形成元素含量较⾼的合⾦钢中淬⽕后残余奥⽒体⼗分稳定，甚⾄加热到500-600℃回⽕时仍不转变，⽽是在回⽕冷却时部分转变成马⽒体，使钢的硬度提⾼的现象。

9、液析碳化物：钢液在凝固时产⽣严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。

当共晶液量很少时，产⽣离异共晶，粗⼤的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带状。

由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。

10、⽹状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，⼆次碳化物沿奥⽒体晶界析出呈⽹状分布，称为⽹状碳化物。

11、⽔韧处理：将⾼锰钢加热到⾼温奥⽒体区，使碳化物充分溶⼊奥⽒体中，并在此温度迅速⽔冷，得到韧性好的单相奥⽒体组织的⼯艺⽅式。

北京科技大学2011年小学期——认识实习报告第一天，7月18日，动员大会：生产实习是学生大学学习很重要的实践环节。

实习是每一个大学毕业生必的必修课，它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野，增长了见识，为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。

通过生产实习使我更深入地专业知识，进一步了解环境保护工作的实际，了解环境治理过程中存在的问题和理论和实际相冲突的难点问题，并通过撰写实习报告，使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。

认知实习是专业教学计划中的重要组成部分，它为实现专业培养目标起着重要作用，也是一次重要感性认识，为专业课学习以及毕业后走向工作岗位尽快成为业务骨干打下良好基础。

认知实习学生是以技术人员助手的身份参加现场生产和管理工作，在实习中应深入实际，认真实习，获取直接知识，巩固所学理论，完成实习指导人（现场工程师或技术人员）所布置的各项工作任务，培养和锻炼独立分析问题和解决问题的能力。

其主要目的：1、通过实习，使学生了解原材料选择与使用性能之间的关系；了解常见材料加工设备、材料的加工工艺，以及现代化管理方法等。

丰富和扩大学生的专业知识领域；2、通过认知实习，使学生对材料的成分，微观组织，加工工艺与性能之间的关系等内容进一步加深理解，巩固课堂所学内容；3、培养学生观察问题、解决问题和向生产实际学习的能力和方法。

培养学生的团结合作精神，牢固树立学生的群体意识，即个人智慧只有在融入集体之中才能最大限度地发挥作用；4、通过现场让学生了解材料相关企业的组织机构及企业经营管理方式；使学生学习到广大工人的优秀品质，并树立刻苦钻研科学技术为祖国现代化多作贡献的思想。

下午：看录像钢铁生产流程：矿石---烧结或球团---高炉炼铁或非高炉炼铁---铁水炉外预处理---炼钢---精炼（RH，VOD，AOD等）---连铸---轧钢钢铁企业是一个庞大复杂的系统。

第一章：金属和合金的固态结构1．（2004）单相金属或合金各晶粒间的界面一般称为晶界，通常晶界又分为小角度晶界和大角度晶界，试问：划分为两类晶界的依据是什么？并讨论构成小角度晶界的结构模型。

2．（2004）分别画出立方晶系晶胞内的（110）、（112）晶面和[110]、[111]晶向。

3．（2004）讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。

4．（2004）什么是固溶体？讨论影响固溶体溶解度的主要因素。

5．（2004）叙述常见的金属晶体中的内外界面。

6．（2003）什么是点阵参数？正方晶系和立方晶系的空间点阵特征是什么？画出立方晶系中（123）的晶面。

7．（2003）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相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化？8．（2003）根据缺陷相对于晶体尺寸和其影响范围的大小，缺陷可以分为哪几类？简述这几类缺陷的特征。

9．（2002）画出立方晶系中（111）面、（435）面。

写出立方晶系空间点阵特征。

10．（2002）简叙金属晶体中缺陷的类型。

11．（2000）什么是固溶体？在单相合金中，影响合金元素的固溶度的因素有哪些？固溶体与组成固溶体的纯金属相比有什么特点？12．（2000）什么叫晶界？简叙小角度晶界和大角度晶界的晶体结构特点。

13．（2000）画出面心立方、体心立方晶体最可能发生滑移的晶面和晶向，画出面心立方晶体的（123）晶面。

第二章：金属及合金的相图1．（2004）Au-Hf相图。

2．（2003）简叙二元系中共晶反应、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。

3．（2002）铁碳相图中的包晶反应、共晶反应与共析反应。

4．（2001）以液态无限互溶、固态有限溶解并具有共晶反应的二元相图为例说明二元相图的制作方法和二元相图的一般几何规律。

5．（2001）以铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。

第三章：金属及合金的凝固与组织1．（2004）叙述钢锭中常见的宏观组织缺陷，消除或改善办法。

1.简述什么是材料科学研究材料组分、结构、性能相互关系和变化规律的科学，是一门基础应用学科。

2.什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？凡与工程相关的材料均可称为工程材料。

按性能可分为结构材料和功能材料；按化学方法分为金属材料，陶瓷材料，高分子材料和复合材料。

3.什么是新材料？开发新材料的重要意义是什么？新材料：相对于传统的材料而言。

经过新工艺新技术制造的整合原有材料的功能的材料。

意义：对高科技和新技术的发展具有非常关键的作用；是发展高科技的物质基础；是国家在科技领域处于领先地位的标志之一。

4.钢的分类方法很多通常有哪些分类？按冶金方法分：平炉、转炉、电炉（镇静钢、半镇静钢，沸腾钢）。

按化学成分分：碳钢(普通碳钢，优质碳钢)，合金钢(合金元素，合金含量)；按质量分：普通质量钢，优质质量钢，高级优质钢。

按金相分：退火态(P+F，珠光体钢，P+Fe3C)，正火态(珠光体钢，贝氏体钢，奥氏体钢)；冷却时有无相变(铁素体，马氏体，奥氏体，双相钢)；按用途分：工程结构钢，机器零件用钢，工程模具用钢，特殊用钢（不锈钢，耐热钢、磁钢）。

5.通常钢中的P，S控制钢的质量，按质量等级碳素钢，合金钢的钢材质量可分为哪些等级，P，S含量是如何控制的?可分为五种情况：1）形成非金属夹杂物（如氧化物、氮化物和硫化物等），2）溶入固熔体，3）形成碳化物，4）自由存在，5）金属间化合物。

7.按化学成分如何区分低中高碳钢和低中高合金钢？碳钢：(含碳量)低碳钢≤0.25％，中碳钢0.3－0.6％，高碳钢≥0.6％；合金钢：(合金元素)低合金钢<5％，中合金钢5－10％，高合金钢>10％8.利用晶界偏聚理论解释钢的第二类回火脆性以及硼钢的淬透性问题钢的溶质原子在晶界的浓度大大超过在基体中的平均浓度的现象，称为晶界偏聚。

淬火钢在淬火、回火过程中，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，产生晶界偏聚现象，Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。

材料力学实验报告思考题答案在材料力学实验中，我们通过对材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能进行测试，从而了解材料的力学性能和力学行为。

在实验过程中，我们遇到了一些思考题，下面我将对这些思考题进行回答。

1. 为什么在拉伸试验中，材料会出现颈缩？颈缩是材料在拉伸过程中出现的一种现象，它是由于材料在拉伸过程中受到局部应力过大而发生的。

当材料受到拉伸力时，材料内部会出现应力集中的现象，导致局部应力过大，从而引起颈缩。

在颈缩过程中，材料的截面积会逐渐减小，从而导致材料的抗拉强度降低。

2. 为什么金属材料在拉伸过程中会出现冷加工硬化现象？冷加工硬化是金属材料在拉伸过程中出现的一种现象，它是由于材料在冷加工过程中发生了位错密集和滑移运动，从而导致材料的晶粒变形和变形结构的改变。

在拉伸过程中，冷加工硬化会使材料的抗拉强度和屈服强度增加，但同时也会使材料的塑性变形能力降低。

3. 在压缩试验中，为什么材料的抗压强度大于抗拉强度？在压缩试验中，材料的抗压强度通常会大于抗拉强度，这是由于在压缩过程中，材料受到的应力是沿着材料的纵向方向作用的，而在拉伸过程中，材料受到的应力是沿着材料的横向方向作用的。

由于材料在纵向方向上的结构强度通常会大于横向方向上的结构强度，因此导致了材料的抗压强度大于抗拉强度。

4. 在弯曲试验中，为什么材料的弯曲变形会出现弯曲曲线？在弯曲试验中，当材料受到弯曲力作用时，材料会发生弯曲变形，从而导致弯曲曲线的出现。

弯曲曲线是由于材料在弯曲过程中受到不均匀的应力分布，从而导致材料的上表面和下表面出现了不同程度的变形，最终形成了弯曲曲线。

通过对以上思考题的回答，我们对材料力学实验中的一些现象和现象背后的原理有了更深入的了解。

在今后的实验和学习中，我们应该继续加强对材料力学的理解，不断提高自己的实验能力和分析能力，从而更好地应用和发展材料力学的理论和实践。

北京科技大学材料科学基础（金属学）作业第一章概论作业1.金属学及其主要研究内容是什么？2. 材料的组织和结构分别指什么？第二章金属和合金的固态结构（第一节、第二节）作业1. 分别计算体心立方（bcc）和密集六方（hcp）结构时原子所占体积和空位所占体积的百分数？（第三节）作业1. 单胞的特征参数指的是什么？其中点阵常数是哪些？2. 对于四方晶系，只有简单四方和体心四方两种空间点阵。

请说明四方晶系的底心化和面心化都不构成新的空间点阵。

3. 说明空间点阵与晶体点阵的区别与联系?4. 在单胞中画出(010)、(110)、(121)和(312)晶面，画出[111]、 [123]、[ 1 10]和[211]晶向。

5. 用四轴坐标系画出六方晶系的(1120)、(1012)、(1011)晶面及[1120]、[2113]、[3125]晶向。

第四节金属和合金中原子间的结合第五节金属和合金的晶体结构类型1. 假定发生晶体结构变化时，体积保持不变，计算同一种金属呈简单立方结构和面心立方结构时，原子半径之比：r简单/r 面心。

2. 画出一个六方晶系的单胞，并标出点阵参数及相互关系？3. 六方晶系中，只有简单六方一种平移点阵，怎样认识密排六方？4. 合金中的相的结构类型有哪些？第六节固溶体第七节结构缺陷1. 影响固溶体固溶度的主要因素是什么？2. 合金形成超结构或超点阵指什么?3. 晶体中缺陷的类型及主要特征？4. 分别说明刃型位错和螺型位错的柏氏矢量与位错线的关系？5. 位错与点缺陷的相互作用怎样？第三章金属及合金的相图1什么是相图、相律、自由度？2.简述二元共晶型和包晶型三相反应。

3.相区的邻接关系是什么？4.写出三元系平衡相的定量法则―杠杆定律与重心法则。

第四章金属及合金的凝固与组织作业第一节凝固概论作业1.试说明过冷度与亚稳极限。

2.试推导均匀形核情况下的临界晶核尺寸。

3.简述决定晶体成长的内外因素及规律。

4.晶体的成长有哪几种机理？5.怎样的情况下凝固组织中易出现树枝晶？第二、三、四节作业1.理解组成过冷的概念。

金属材料学复习思考题及答案料版第一章钢的合金化原理1．名词解释1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。

(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。

3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。

如：V，Nb, Ti 等。

5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr：ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C66）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC 和强度提高（二次硬化效应）。

如 V，Nb, Ti等都属于此类型。

2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶.b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。

如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。

（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。

金属材料学思考题答案金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。

2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显着下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。

③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。

S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。

4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。

1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉40Cr 〉40CrNi 〉40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。

金属材料学复习思考题第一章金属的结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

2．常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？3．配位数和致密度可以用来说明哪些问题？4．晶面指数和晶向指数有什么不同？5．实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？6．为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？7．过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？8．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？9．在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。

2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。

试分析强化原因。

第三章合金的结构与二元状态图1．解释下列名词合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。

2．指出下列名词的主要区别1）置换固溶体与间隙固溶体；2）相组成物与组织组成物。

3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体?Si、C、N、Ni、Mn4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别. 5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点.7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。