金属学及热处理练习题答案

第一章 金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国ARMCO钢公司在1949年发表的,其特点是强度高 耐蚀性好，易焊接，热处理工艺简单，缺点是延韧性和切削性能差，这种马氏体不锈 钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同，它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。正因为如此而获得了强度高的优点，但延韧性去卩差。1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导 热性、塑性和金属光泽等基本特性 .答：（1）导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。（2）正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通 过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。（3）导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。（4）延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。 金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位 时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。2、填空：1）金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。2）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。3）物质的原子间结合键主要包括金属键 、离子键和 共价键 三种。4）大部分陶瓷材料的结合键为共价键o5）高分子材料的结合键是范德瓦尔键。6）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 ） ） .7）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 （-110 ） , OC晶向指数为（221） , OD晶向指数为 （121）。8）铜是 （面心）结构的金属，它的最密排面是（ 111 ）。9）a -Fe、丫 -Fe、Al、Cu Ni、Cr、V Mg Zn 中属于体心立方晶格的有 （a -Fe、Cr、V），属于面心立方晶格的有（ 丫 -Fe、Al、Cu Ni），属于密排六方晶格的有 （ Mg、 Zn ）。3、判断1）正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（V ）2）金属具有美丽的金属光泽， 而非金属则无此光泽， 这是金属与非金属的根本区别。（X）3）晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。（ V ）4）在室温下 , 金属的晶粒越细 , 则其强度愈高和塑性愈低。 （ X ）5）实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。（ X ）6）体心立方晶格中最密原子面是 110,原子排列最密的方向也是 .（对）7）面心立方晶格中最密的原子面是111，原子排列最密的方向是 。（ 对 ）8）纯铁加热到912C时将发生a -Fe向丫 -Fe的转变，体积会发生膨胀。9）晶胞是从晶格中任意截取的一个小单元。 （ 错 ）10）纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。（ 错）4、选择题1）金属原子的结合方式是（ C ）共价键 C 金属键 D 分子键A 离子键 B2）晶态金属的结构特征是（ B ）远程有序排列部分有序排列A 近程有序排列BC 完全无序排列D3）正的电阻温度系数是指 （ B）A 随温度增高导电性增大的现象C 随温度升高电阻减少的现象4）金属键的一个基本特征是（ A ） A 没有方向性 BC. 具有择优取向性 D.5）晶体中的位错属于 （ D ）A 体缺陷 B 点缺陷6）亚晶界的结构是 （ B ）B 随温度降低电阻下降的现象D 随温度降低电阻升高的现象具有饱和性没有传导性。C 面缺陷 D 线缺陷A 由点缺陷堆集而成 B 由位错垂直排列成位错墙面构成C 由晶界间的相互作用构成 D 由杂质和空位混合组成7）多晶体具有 （ C ）A 各向同性 B 各向异性 C 伪各向同性 D 伪各向异性一、标出下图中给定晶面和晶向的指数。标出OO A A、00 B B、ODC的晶面指数和 标出给定晶向的指数：B D、BB OD。zzx答: 00 A A晶面指数，求CC 截距分别为：,1, X,倒数后得晶面指数：（0 1 0答：00 A A晶面指数，求CC截距分别为:oo1,ooB B即可z)倒数后得晶面指数：（0 1 0BxCZ 013 Z标出晶向的指数：B D、BB 、0DB D: -1/2, 0, -1 T : 102BB 0, 0, If :001OD: 1/2, 1, 1 f : 122二、在立方晶胞中画出以下晶面或晶向:(231)( 102)( 110) 013 111 (102)1/21/3111 * Y&-(231)3、在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同 的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。4、分别画出立方晶系晶胞内的（110）、（112）晶面和（110）、（ 111）晶向。5、画出立方晶系中（111）面、（435）面。写出立方晶系空间点阵特征。立方晶系中（111）面、（435）面如右图所示。立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a =b=c , a = B =y =90。也可用具有哪类对称元素表示， 若有四个三次转轴，则对应立方点阵。3三、已知铜原子直径为0.256nm,试计算1mm铜中的原子数以及Cu的晶格常数。 答: a = = 1.414 X 0.256=0.362 （nm）31mm中的原子数为：363191/a X 4 = 4/(0.362 X 10-) = 8.43 X 10(个)四、已知铁的原子量为55.85 ,g铁有多少个原子？计算1g铁在室温和1000C 时各有多少个晶胞 ?答：原子数：6.023 X 1023 + 55.85=1.08 X 1022（个）室温时铁为体心立方结构，单位晶胞中有 2个原子，故1g铁中含5.4 X 1021个晶胞1000C时为面心立方结构，单位晶胞中有4个原子，故1g铁中含2.7X 1021个晶胞五、Ni 的晶体结构为面心立方，其原子半径为 r = 0.1243nm ，已知 Ni 的原 子量为 58.69，试求 Ni 的晶格常数和密度。七、问答题1、简述金属晶体中缺陷的类型 答：按尺寸可分为：点缺陷，如溶质、杂质原子、空位；线缺陷，如位错；面缺陷，如各种晶界、相界、表面等；体缺陷，如孔洞、气泡等。体缺陷对材料性能是绝对有害的。2、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 ？答 : 点阵参数是描述点阵单胞几何形状的基本参数，由六个参数组成，即三个边长 a、b、c 和它们之间的三个夹角a、B、丫。正方晶系的点阵参数特征是 a bM c, a = B =丫 =90立方晶系的点阵参数特征是 a=b=c, a =丫 =903、什么是晶面族？ 111晶面族包含哪些晶面？ 答：晶体中原子或分子排列相同的晶面的组合称为晶面族。因对称关系,这些面往往不止 一种。立方系111晶面族包括（111）、（1、（11叭（ 四个。4、面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异 ？请加以说 明。答：FCC和HCP匀按ABCAB方式堆垛；致密度也都是 0.74。5、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。答：点缺陷：沿三个方向的尺寸很小,溶质原子、间隙原子、空位。 线缺陷：沿两个方向的尺寸很小,第三个方向上的尺寸很大,甚至可贯穿整个晶体,指 位错。面缺陷：沿一个方向上的尺寸很小,另两个方向上的尺寸很大,如晶界,相界。体缺陷：在三个方向上的尺寸都较大，但不是很大，如第二相粒子，显微空洞。6、点缺陷 （如间隙原子或代位原子 ）和线缺陷 （如位错）为何会发生交互作用 ?这种交互作用 如何影响力学性能 ?答：点缺陷产生畸变，使局部能量提高，附近有弹性应变场；位错也是如此，但位错周围 不同位置应力场状态不同，有的为压应力，有的为拉应力；点缺陷会聚集到位错上使应变 能降低，使系统的能量下降，吸附溶质的位错是一种稳定组态；此时位错被钉扎而难以运 动，使强度提高，会产生上下屈服点效应。7、单相金属或合金各晶粒间的界面一般称之为晶界，通常晶界又分为小角度晶界和大角 度晶界两大类，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。 答：依据是按界面两侧晶粒间的取向差， 10的称大角度晶界。 小角度晶界的结构模型是位错模型，比如对称倾转晶界用一组平行的刃位错来描述。8、讨论晶体结构和空间点阵之间的关系。答、两者之间的关系可用“空间点阵 +基元=晶体结构”来描述。空间点阵只有 14 种，基 元可以是无穷多种，因而构成的具体的晶体结构也是无穷多种。9、叙述常见的金属晶体中的内外界面。 答、它们包括晶界、相界、表面、孪晶界、层错。晶界是同种晶粒之间的交界面；相界是结构、成分不同的相间的交界面；表面是晶体 与大气或外界接触的界面；孪晶界是发生孪生后产生的新界面，是特殊的大角晶界，可是 共格的或半共格的；低能层错是单相晶体内因堆垛顺序反常变化后出现的新界面，也是低 能界面，与孪晶界能量相近。10、简述刃型位错和螺型位错的重要特征。 答：刃型位错的重要特征： 刃型位错有一额外半原子面 位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道，其中有正应力也有切应变，对于正刃 型位错，滑移面之上晶格受到压应力，滑移面上受到拉应力，负刃型位错正好相反 位错线与晶体的滑移方向相垂直。位错线运动的方向垂直于位错线。 刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直。螺型位错的重要特征： 螺型位错没有额外半原子面 位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道，其中只有切应变，没有正应力 位错线与晶体的滑移方向相平行。位错线运动的方向垂直于位错线。 螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行。 名词解释：1金属键：自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。2、位错：是晶体内的一种线缺陷，其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排；这种 缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描述。3、点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵平衡位置，使点阵产生弹性畸变，称 为点阵畸变。4、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。5、刃型位错和螺型位错模型：将晶体上半部切开，插入半个晶面，再粘合起来；这样，在 相当于刃端部位为中心线的附近一定范围， 原子发生有规则的错动。其特点是上半部受压, 下半部受拉。这与实际晶体中的刃位错造成的情景相同，称刃型位错模型。同样，将晶体 的前半部切开，以刃端为界使左右两部分沿上下发生一个原子间距的相对切变，再粘合起来，这时在已切动和未切动交界线附近，原子错动情况与真实的螺位错相似，称螺型位错 模型。第二章纯金属的结晶（一）填空题1金属结晶两个密切联系的基本过程是形核和长大。2在金属学中，通常把金属从液态向固态的转变称为 结晶，通常把金属从一种结构的固 态向另一种结构的固态的转变称为_相变_。3当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 增加非均质形核的形核率来细化晶粒4液态金属结晶时，获得细晶粒组织的主要方法是控制过冷度、加入结构类型相同的形核剂、振动、搅动5金属冷却时的结晶过程是一个_放_热过程。6、液态金属的结构特点为 长程无序，短程有序。7如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的 细小，高温浇注的铸件晶 粒比低温浇注的 粗大，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的 细小，薄铸件的晶粒 比厚铸件细小。8、过冷度是 金属 相变过程中冷去卩到相变点以下某个温度后发生转变，即平衡相变温度与 该实际转变温度之差。一般金属结晶时，过冷度越 大，则晶粒越细小_。9、固态相变的驱动力是新、旧两相间的自由能差。10、 金属结晶的热力学条件为金属液必须过冷。11、金属结晶的结构条件为 在过冷金属液中具有尺寸较大的相起伏，即晶坯 。12、 铸锭的宏观组织包括 外表面细晶区、中间等轴晶区和心部等轴晶区。（二）判断题1凡是由液态金属冷却结晶的过程都可分为两个阶段。即先形核，形核停止以后，便发生 长大，使晶粒充满整个容积。（ X ）2. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（ X ）3. 近代研究表明：液态金属的结构与固态金属比较接近，而与气态相差较远。（ V ）4. 金属由液态转变成固态的过程，是由近程有序排列向远程有序排列转变的过程。（V ）5 .当纯金属结晶时，形核率随过冷度的增加而 不断增加。（X ） P41+76 .在结晶过程中，当晶核成长时，晶核的长大速度随过冷度的增大而增大，但当过冷度很大时，晶核的长大速度则 很快减小。（ V ） P53 图2-337.金属结晶时，冷却速度愈大，则其结晶后的晶粒愈细。（V ） P538 .所有相变的基本过程都是形核和核长大的过程。（V ）9 .在其它条件相同时，金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的铸件晶粒更细10 .在其它条件相同时，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的铸件晶粒更细。11. 在其它条件相同时，铸成薄件的晶粒比铸成厚件的晶粒更细。（V12. 金属的理论结晶温度总是高于实际结晶温度。（ V ）-1214 .在实际生产条件下，金属凝固时的过冷度都很小（20 C），其主要原因是由于非均匀形核的结果。 （V ）15 .过冷是结晶的必要条件，无论过冷度大小，均能保证结晶过程得以进行。（三）选择题1液态金属结晶的基本过程是 A A .边形核边长大B .先形核后长大C .自发形核和非自发形核 D .枝晶生长2. 液态金属结晶时，C 越大，结晶后金属的晶粒越细小A .形核率N B .长大率G C3. 过冷度越大，则A A . N增大、G减少，所以晶粒细小C N 增大、G增大，所以晶粒粗大.比值N/ GB . N增大、D . N减少、4. 纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将 A .越高 B 越低 C .越接近理论结晶温度5 .若纯金属结晶过程处在液一固两相平衡共存状态下，P353 4 50D .比值G/ NG增大，所以晶粒细小G减少，所以晶粒细小B 。D .没有变化此时的温度将比理论结晶温度A .更高 B .更低 C ;相等 D .高低波动6 .在实际金属结晶时，往往通过控制 N/G比值来控制晶粒度。在下列 B 情况下将获得粗大晶粒。A . N/ G很大 B . N/ G很小 C .（四）、问答题N/G居中D . N/G= 11、为什么金属结晶时必须过冷？ P3536影响过冷度的因素有哪些？ P322、简述晶体成长形状与温度梯度的关系P49 516、获得更多等轴晶的措施有哪些？7、简述凝固过程的宏观特征，叙述凝固过程中晶体成长的机理。 凝固时宏观特征是：要有一定的过冷度，会放出明显的结晶潜热。成长机理有三种：连续式成长、二维形核及借助台阶侧向生长、借螺旋位错生长。8叙述钢锭或连铸坯中常见的宏观组织缺陷，消除或改善方法。宏观缺陷有：宏观偏析（如正常偏析、反常偏析、比重偏析）和带状组织以及缩孔、疏 松、气泡等。严格讲，也包括三晶区的组织不均匀性。宏观缺陷（化学不均匀性、物理不均匀性和组织不均匀性 ）往往是相互联系的，一般希 望尽可能多而细的中心等轴晶，可采用加孕育剂、加大冷速、加强液体运动（如电磁搅拌、机械搅拌）等方法，细化晶粒，消除柱状晶，这样与柱状晶/枝状晶区相伴随的宏观偏析 和缩孔、气泡也就明显改善了。第三章二元合金的相结构与结晶一、填空题1合金的定义是 两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或其它方法结合而成 的具有金属特性的物质。2合金中的组元是指组成合金最基本的、能独立存在的物质。3固溶体的定义是合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且晶格类型与组元之 一相同的固相称之为固溶体。4. Cr、V在丫 -Fe中将形成_置换 固溶体。C、N则形成 间隙_固溶体。5和间隙原子相比，置换原子的固溶强化效果要 _小_些。6. 当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出的树枝主轴含有较多的_高熔点 组元。7. 共晶反应的特征是 在同一温度下，由一定成分的液相转变成成分一定的两个固相（三 相共存）。在共晶点处凝固温度最低。 其反应式为_L （液）fa （固）+ B （固）。8. 匀晶反应的特征是结晶出的晶体与母相化学成分不同（异分结晶），结晶在一定的温度 范围内进行，其反应式为Lf a9. 共析反应的特征是 在同一温度下，由一定成分的固相转变成成分一定的两个固相（三 相共存）。在共析点处析出温度最低。，其反应式为：一（：+ ：）共析体。10. 合金固溶体按溶质原子溶入方式可以分为置换和间隙，按原子溶入量可以分为 有 限_和_无限11. 合金的相结构有固溶体和金属化合物 两种，前者具有较高的 塑韧性能，适合于 做_ 基体相；后者有较高的_硬度性能，适合于做强化 相12. 看图4 1，请写出反应式和相区：ABJ晶线; DEF_#晶线;GHI_共析线一L+ a :一 a + 丫 ；a; 丫 + B _: L+ 丫 _;_L+B _；13 .相的定义是 指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分，组织的定义是_在显微镜下能清楚地区分开的独立组成部分。14 .间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同，而间隙相的晶体结构与溶剂不同。15、同分凝固（结晶）的定义 纯金属结晶时，所结晶出的固相成分与液相成分完全一样 的结晶16. 接近共晶成分的合金，其铸造 性能较好；但要进行压力加工的合金常选用固溶体的合金。17. 根据图42填出：水平线反应式丫 = B +a _；有限固溶体_B、a _、 无限固溶体丫 。 液相线凸AB _,固相线凹AB ,固溶线CF、EG18、共晶组织的一般形态是 层片状、棒状、球状、针状、螺旋状、蛛网状、放射状 。19、偏析的定义合金中化学成分的不均匀性。20、 正温度梯度下，随成分过冷程度增大分别形成平面晶、胞状晶和树枝晶。21、 为消除晶内偏析和离异共晶，工业上广泛应用均匀化退火方法。22、连续脱溶的含义随新相生成，母相成分连续地由过饱和态转变到饱和态。23、中间相的定义合金组元间相互作用所形成的、与纯组元结构不同的相，在相图的中间 区域。二、判断题1 .共晶反应和共析反应的反应相和产物都是相同的。（ X ）2 铸造合金常选用共晶或接近共晶成分的合金，要进行塑性变形的合金常选用具有单相固溶体成分的合金。（V ）3 置换固溶体可能形成无限固溶体，间隙固溶体只可能是有限固溶体。（ V ）4 .合金中的固溶体一般说塑性较好，而金属化合物的硬度较高。（V）5 共晶反应和共析反应都是在一定浓度和一定温度下进行的。（ V ）6 .共晶点成分的合金冷却到室温下为单相组织。（ X ）7 .初生晶和次生晶的晶体结构是相同的。（ V ）8 .根据相图，我们不仅能够了解各种合金成分的合金在不同温度下所处的状态及相的相对量，而且还能知道相的大小及其相互配置的情况。（X）9 .亚共晶合金的共晶转变温度与共晶合金的共晶转变温度相同。（ V）10 .过共晶合金发生共晶转变的液相成分与共晶合金成分是一致的。（ V ）11、 固溶体合金的匀晶结晶需要在一定的温度范围内进行。（V）12、 杠杆定律只适用于二元相图的两相区。（V ） P71-513、 高温下已达到饱和的有限固溶体，当冷却至低温时，固溶度降低，析出其他相.（V）14、固溶体强硬度较纯金属高。（V）15、 铸造性能取决于结晶区间：液固相线之间距离越大，铸造性能越差。（V）16、 二元相图中，相邻相区中的相数只相差一个（点接触除外）。（V）三、选择题1 .固溶体的晶体结构是 AA .溶剂的晶型 B .溶质的晶型 C 复杂晶型D .其他晶型2金属化合物的特点是CA .高塑性 B .高韧性 C 高硬度 D .高强度3 .当匀晶合金在较快的冷却条件下结晶时将产生CA .匀晶偏析B比重偏 C .枝晶偏析D .区域偏析4 .当二元合金进行共晶反应时，其相组成是 CA .由单相组成 B 两相共存C三相共存 D .四相组成5 .当共晶成分的合金在刚完成共晶反应后的组织组成物为CA.6.A7.A8.AC9.ACa + B B . ( a + L) C . ( a + B ) D . L+a + B具有匀晶型相图的单相固溶体合金B.铸造性能好 B .锻压性能好 C 热处理性能好 D .切削性能好 二元合金中，共晶成分的合金_A.铸造性能好 B锻造性能好 共析反应是指B.液相固相I +固相U B .从一个固相内析出另一个固相 共晶反应是指 A.液相固相I +固相U B .从一个固相内析出另一个固相焊接性能好 D 热处理性能好固相固相I +固相U 从一个液相中析出另一个固相固相固相I +固相u 从一个液相中析出另一个固相O强度低，但塑性高些 强度高，但塑性低些10. 固溶体和它的纯金属组元相比 DA .强度高，塑性也高些 BC 强度低，塑性也低些 D四、计算题：1一个二元共晶反应如下:L(W(B)二 75%) -a (W(B)二 15%)+ B (W(B)=95%)(1) 求W(B)= 50%的合金完全凝固时初晶a与共晶(a十B )的重量百分数，以及共晶体中a相与B相的重量百分数；若已知显微组织中B初晶与(a + B )共晶各占一半，求该合金成分解：(1) W初二(75-50 ) / (75-15 ) =41.67%WUb)共晶=(50-15 ) / (75-15 ) =58.33%W = (95-50) /(95-15)=56.25%共=(50-15)/(95-15)=43.75%W 共=56.25%-41.67%=14.58%(2)设合金成分为x，贝y：W 初=(x-75)/(95-75)=50% x=85%即：w(B) = 85%2. 按照下面给出的条件，示意画出二元合金的相图，并填出各区域的相组成物和组织 组成物。再根据相图画出合金的硬度与成分的关系曲线。已知A、B组元在液态时无限互溶，在固态时能形成共晶，共晶成分为 W(B)=3硏。A组元在B组元中有限固溶， 溶解度在共晶温度时为15%，在室温时为10%; B组元在A组元中不能溶解。B组元 比A组元的硬度高。3、讨论：Pb-Sn合金相图如下所示：(1)试标出各区域的组织；(2)指出组织中含最多和 最少的成分；(3)指出组织中含共晶体(a+B )最多和最少的成分，(4)指出最容易和 最不容易产生枝晶偏析的成分；(5)含30%Sn的Pb-Sn合金在183C刚结束共晶反应时和 室温时，各具有何种相构成与组织构成？五、问答题1、简述铸锭的宏观偏析。P9293答：宏观偏析分：正常偏析、反常偏析和比重偏析。正常偏析：指按合金的分配系数(设ko 0. 77% 2. 11%间的铁碳合金从高温缓冷至 ES线以下时，将从奥氏体中析出Fe 30，其分布特征是网状。8在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为P点（C=0.0218%，含二次渗碳体最多的合金成分点为 E点（C=2.11%09. 奥氏体是C 在Fe中的固溶体，它的晶体结构是面心立方 。10. 铁素体是 C 在Fe中的固溶体，它的晶体结构是 体心立方。11. 渗碳体是 J和 Fe_形成的金属间化合物。12. 珠光体是铁素体和FesC的机械混合物。13. 莱氏体是奥氏体和Fe 3C 的机械混合物，而变态莱氏体是珠光体 和FesC的 机械混合物。14. 在Fe Fe3C相图中，有 一次FaC、共晶FaC、 二次FaC、 共析FaC 、三次FaC五种渗碳体，它们各自的形态特征分别是呈长条状、粗大的连续基体（或呈鱼骨状）、沿晶粒状或网络状分布、层片状、 小片状。15. 钢中常存杂质元素有_P_、_S、_Si、Mn等，其中_S_使钢产生热脆，_P使钢产生冷脆。18 纯铁在不同温度区间的同素异晶体有 (写出温度区间)1538 C 1394C为体心立方 S 铁素体、1394 C 912C 为面心立方 丫奥氏体 、 912 C以下为体心立方 a铁素体。19 碳钢按相图分为 亚共析钢、 共析钢 、过共析钢；按 W(C分为(标出W(C范围)0.0218%0.77%0.77%、0.77%2.11%。10 在铁一渗碳体相图中，存在着四条重要的线，请说明冷却通过这些线时所发生的转变并指出生成物。ECF水平线 共晶转变、莱氏体;PSK水平线 共析转变、珠光体;ES线脱溶转变、奥氏体+渗碳体 ；GS线同素异构转变、 铁素体。21标出Fe Fe3C相图(图4 3)中指定相区的相组成物： 丫 ， y + a ，_, 丫 + Fe3C， P+ Fe ?C_。22. 铁碳合金的室温显微组织由铁素体和 渗碳体 两种基本相组成。23. 若退火碳钢试样中先共析铁素体面积为41 . 6%,珠光体的面积为 58. 4%,则其 W(C)= 0.457 %。(0.77-x)/(0.77-0.0218)=0.41624. 若退火碳钢试样中二次渗碳体面积为7. 3%,珠光体的面积为92 . 7%,则其W(C)= 1.2%。(x-0.77 ) /(6.69-0.77)=0.073二、判断题1 .在铁碳合金中，含二次渗碳体最多的成分点为W(C): 4 . 3 %的合金。(X )2 .在铁碳合金中，只有共析成分点的合金在结晶时才能发生共析反应，形成共析组织。( X )3 .退火碳钢的塑性与韧性均随 W(C)的增高而减小。而硬度与强度则随W(C)的增咼而不断增咼。( X ) 在C=1%t拉强度最咼4 .在铁碳合金中，渗碳体是一个亚稳相，而石墨才是一个稳定相。( V )5 .白口铸铁在高温时可以进行锻造加工。( X )6 .因为磷使钢发生热脆，而硫使钢发生冷脆，故硫磷都是钢中的有害元素。(X )7 .在室温下，共析钢的平衡组织为奥氏体。( X )8 .纯铁加热到912C时，将发生 a-Fe 一丫一 Fe的转变，体积发生 膨胀。(X )9 .铁碳合金中，一次渗碳体，二次渗碳体和三次渗碳体具有相同的晶体结构。(V )10 .在Fe Fe3C相图中，共晶反应和共析反应都是在一定浓度和恒温下进行的。(V )11 .在FeFe3C相图中，凡发生共晶反应的铁碳合金叫做白口铁；凡发生共析反应的铁碳合金叫做钢。(V )12 珠光体是单相组织。( X )13 .白口铁是碳以渗碳体形式存在的铁，所以其硬度很咼，脆性很大。(V )14 . W(C)= 1. 3%的铁碳合金加热到780C时得到的组织为奥氏体加二次渗碳体。(V )15 . a-Fe是体心立方结构，致密度为68 %，所以其最大溶碳量为32 %1617181920丫 -Fe是面心立方晶格，致密为 0.74，所以其最大溶碳量为 26%。( X ) 钢材的切削加工性随 w (C)增加而变差。 ( X ) 碳钢进行热压力加工时都要加热到奥氏体区。( X )W(C)= 1. 0%的碳钢比 W(C)=0. 5%的碳钢硬度高。( V )在室温下，w(C) = 0. 8%的退火碳钢的强度比 W(C)= 1. 2%的退火碳钢高。(V) P1212122232425262728钢铆钉一般用低碳钢制成。( V )钳工锯T10、T12钢料时比锯10、20钢费力，且锯条容易磨钝。( V ) 钢适宜于通过压力加工成形，而铸铁适宜于通过铸造成形。( V)工业纯铁的W(C)_。9. 体心立方结构的金属有 12个滑移系，它们是6 110 X2V 111。10. 密排六方结构的金属有 卫 个滑移系，它们是 1 0001 X 3011. 单晶体金属的塑性变形主要是切应力 作用下发生的，常沿着晶体中密排面和密排方向 发生。12金属经冷塑性变形后，其组织和性能会发生变化，如显微组织拉长变为纤维组织、亚结构的细化变为形变亚结构、形变织构即晶粒沿某一晶向或晶面取向变形、 力口工硬化等等。13. 拉伸变形时，晶体转动的方向是由滑移面 转到 与拉伸轴平行的方向 。14晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的1500倍。15.内应力是指金属塑性变形后保留在金属内部的残余内应力和点阵畸变，它分为 宏观内应力 、 微观内应力、点阵畸变 三种。（二）判断题1在体心立方晶格中，滑移面为111X 6,滑移方向为110X 2,所以其滑移系有12个。（X）2.滑移变形不会引起晶体 结构的变化。（X）（位向）3因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目，所以它们的塑性变形能力也相同。（ X ）5 .在晶体中，原子排列最密集的晶面间的距离最小，所以滑移最困难。（X ）6孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。（X ）7 .金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。（X ）8单晶体主要变形的方式是滑移，其次是孪生。（ V ）9. 细晶粒金属的强度高，塑性也好。( V )10. 反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。( V)11. 喷丸处理能显着提高材料的疲劳强度。( V )12 .晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。( V )13. 晶界处滑移的阻力最大。( V )14. 滑移变形的同时伴随有晶体的转动，因此，随变形度的增加，不仅晶格位向要发生变化，而且晶格类型也要发生变化。(X )15. 滑移变形不会引起晶格位向的改变，而孪生变形则要引起晶格位向的改变。(V )16. 面心立方晶格一般不会产生孪生变形；密排六方晶格金属因滑移系少，主要以 孪生方式产生变形。 ( V )( 三)选择题1 .能使单晶体产生塑性变形的应力为 ( B )A .正应力 B .切应力2 .面心立方晶体受力时的滑移方向为 ( B )A B C D 3. 体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其 原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向 ( B )A .少 B .多 C 相等 D .有时多有时少4 .冷变形时，随着变形量的增加，金属中的位错密度 ( A )。A .增加 B 降低 C 无变化 D .先增加后降低5 .钢的晶粒细化以后可以 ( D )。A .提高强度 B 提高硬度 C 提高韧性 D .既提高强度硬度，又提高韧 性6 .加工硬化现象的最主要原因是 ( B )。A .晶粒破碎细化 B 位错密度增加 C 晶粒择优取向 D .形成纤维组 织7 .面心立方晶格金属的滑移系为 ( B )。A. 110 B . 111 C . 110 D . 111( 四 ) 问答题1、何谓加工硬化？产生的原因及消除的方法是什么？加工硬化有何意义？ 答：塑性变形中随变形程度增加， 金属强硬度增加而塑韧性下降的现象称为加工硬化；加工硬化产生的原因：塑性变形引起的位错密度的增加，导致大量位错间 交互作用，互为阻碍，使位错运动阻力增大，变形抗力增加；消除方法：再结晶退火 加工硬化的意义：强化机制； 使塑性变形均匀2、( 1)列举 4 种强化金属和合金的方法；( 2)指出晶粒大小对材料的机械性能影响的特殊性？如何获得细小的再结晶晶粒？答：(1) 固溶强化、位错强化、晶界强化、第二相强化(2) 在常温条件下，晶粒愈细小，金属的强硬度愈高，塑韧性亦愈好。但高温 下晶界强度低于晶内，晶粒细小强度反而下降，但晶粒过于粗大会降低塑性，故须 米取适当粗的晶粒度 。细化再结晶晶粒的措施：(1) 控制变形度：首先须避幵临界变形度，临界变形度之外，变形度越大晶粒越细；(2) 控制变形温度：变形温度越低，晶粒越细小；(3) 细化原始晶粒尺寸；(4) 原始组织中保留一定量合金元素或杂质原子等。3拉制半成品铜丝的过程如图所示，试绘出不同阶段的组织与性能变化示意 图，并加以解释。图题 5154金