金属材料与热处理(第五版)练习题及答案
第一章 金属的结构与结晶
一、判断题
1、 非晶体具有各同性的特点。 (V )
2、 金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。 (V )
3、 一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。 (X )
4、 多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。 (X )
5、 单晶体具有各向异性的特点。 ( V )
6 、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。 ( V )
7、 组成元素相同而结构不同的各金属晶体， 就是同素异构体。 ( V )
8、 同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。 ( V )
9、 钢水浇铸前加入钛、硼、铝等会增加金属结晶核，从而可细化晶
粒。 ( X )
10、 非晶体具有各异性的特点。 ( X )
11 、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。 ( V ) 12 、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。 ( V ) 13 、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、 组织、热处理与
金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
( V )
14 、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电 性导热 性的 勺
物质。
( V
)
15 、 金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
( V )
16 、金属材料是金属及其合金的总称。
( V )
17 、材料的成分和热处理决定组织， 组织决定其性能， 性能 又决定其
用途。
( V
)
18 、金是属于面心立方晶格。
( V
)
19 、银是属于面心立方晶格。
( V
)
20 、铜是属于面心立方晶格。
( V
)
21 、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
( V
)
22 、晶粒间交接的地方称为晶界。
( V
)
23 、晶界越多，金属材料的性能越好。 ( V )
24 、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程
( V )
25 、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
( V
)
相图分析练习题
相图分析是研究物质相变和相稳定性的重要手段。通过练习相图分析题目，我们能够更好地理解和应用相图，为材料科学和化工领域的研究提供指导。下面是一些相图分析练习题，帮助我们巩固和拓展对相图分析的理解。
1. 假设有一个组成为A-B二元体系的相图，相图中共有3个相区，分别是α、β和γ相区。请你利用相图分析的方法回答以下问题：
a) α相区在相图中的位置是在α相区压力和温度变化的标准条件范围内吗？
b) β相区的温度范围是多少？给出其在相图中的位置。
c) γ相区是单相区还是双相区？为什么？
2. 给定一个相图，包含两个组成分为X和Y的物质，相图中存在两个液相区，一个液相1和一个液相2。请回答以下问题：
a) 在相图中液相1和液相2之间的平衡线上，组成X和Y的摩尔分数如何变化？
b) 假设相图中还存在一个固相区域，请你推测固相区域的组成和相稳定性。
3. 对于一个具有二元组成的相图，已知有五个相区，分别是α、β、γ、δ和ε相区。请根据以下信息回答问题：
a) α相区的温度范围是多少？该相区的组成是什么？ b) γ相区与β相区之间的相变类型是什么？在相变过程中组成如何变化？
c) δ相区是单相区还是双相区？是否有可能发生共晶反应？
4. 某个二元体系的相图如下图所示，请回答以下问题：
a) 相图中共有几个相区？
b) 在相图中的固相区域中，是否会发生过共晶反应？
c) 在相图中，固相α的摩尔分数随温度的升高而如何变化？
通过这些相图分析题目的练习，我们可以加深对相图分析的理解并提高解决实际问题的能力。相图分析在材料和化工领域的研究和应用中起着至关重要的作用，帮助我们设计新材料、改进工艺和优化产品性能。希望这些练习题对你的学习和实践有所帮助！
1 四、绘图题（共10分）
已知Hg~Tl二组分系统的数据如下：
（注：E1、E2均为低共熔点，Hg的原子量为200.59，Tl的原子量为204.383）
绘制t~w相图，并标出各区域的平衡相聚集态及成分。
四、绘图题（10分）
Tl2Hg5含Tl2%=%29%10059.2005383.2042383.2042为稳定化合物
物质 Hg Tl2Hg5 E1
(含Tl 18%) E2
(含Tl 41%) Tl
熔点(共熔点) －39℃ +15℃ －60℃ +0.4℃ 303℃
相区 平衡相的聚集态及成分
1 s(Hg) l(Hg + Tl)
2 s(Tl2Hg5) l(Hg + Tl)
3 s(Tl) l(Hg + Tl)
4 l(Hg + Tl)
5 s(Tl2Hg5) l(Hg + Tl)
6 s(Tl2Hg5) s(Hg)
7 s(Tl2Hg5) s(Tl) Hg Tl w t
5 7
6
Tl2Hg5
2
五、读图作图题（15分）
图（a）是A、B系统的熔点-组成图：
（1） 填表：（8分）
相区 平衡相的聚集态及成分 条件自由度数f '
①
③
④
HGD线
（2）在图（b）中画出系统由点k降温的步冷曲线。（3分）
（3）填空：（4分）
已知C组成为wB= 0.2，相点D（T=500K, wB=0.6）和相点E（T=400K, wB=0.8）,
则10 kg组成为wB=0.1的熔融液降温时能析出的纯 晶体不大于
kg；
而欲析出纯晶体C, 熔融液的组成wB范围应在 之间。
{ T }
时间
图（a） ① ③
② M E N 500 { T } p 一定
A B 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 wB ④ ⑤
C D
400
1.在Al-Mg合金中，xMg=0.05，计算该合金中Mg的质量分数(wMg)(已知Mg的相对原子质量为24.31，Al为26.98)。
2．已知Al-Cu相图中，K＝0.16，m＝3.2。若铸件的凝固速率R＝3×10-4 cm/s，温度梯度G＝30℃/cm，扩散系数D＝3×10-5cm2/s，求能保持平面状界面生长的合金中WCu的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：
GKRKmwRGDKKmwTCuCCuC)1(ln1)1(00max
最大过冷度离液—固界面的距离为：
GDKRKmwRDxCuC)1(ln0
式中
m —— 液相线斜率；
wC0Cu —— 合金成分；
K —— 平衡分配系数；
G —— 温度梯度；
D —— 扩散系数；
R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为： xDRKKwCCuCLexp110
4．Mg-Ni系的一个共晶反应为：
546.02)Mg(570235.0NiMgwwLNiNi纯℃
设w1Ni＝C1为亚共晶合金，w2Ni=C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出：
(1) 水平线上反应的性质；
(2) 各区域的组织组成物；
(3) 分析合金I，II的冷却过程；
(4) 合金工，II室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含wB=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。和26.7%的(α+β)共晶组成。而wB＝0.50的合金在500℃时的组织由40%的先共晶α和60%的(α+β)共晶组成，并且此合金的α总量为50%。
