材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集(新)

1、第一部分：習(xí)題集材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)思考題第一章：材料的結(jié)構(gòu)一、 解釋以下基本概念 空間點陣、晶格、晶胞、配位數(shù)、致密度、共價鍵、離子鍵、金屬鍵、組元、合金、相、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化。二、 填空題1、材料的鍵合方式有四類，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。2、金屬原子的特點是最外層電子數(shù)（ ），且與原子核引力（ ），因此這些電子極容易脫離原子核的束縛而變成（ ）。3、我們把原子在物質(zhì)內(nèi)部呈（ ）排列的固體物質(zhì)稱為晶體，晶體物質(zhì)具有以下三個特點，分別是（ ），（ ），（ ）。4、三種常見的金屬晶格分別為（ ），（ ）和（ ）。5、體心立方晶格中，晶胞原子數(shù)

2、為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關(guān)系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），晶胞中八面體間隙個數(shù)為（ ），四面體間隙個數(shù)為（ ），具有體心立方晶格的常見金屬有（ ）。6、面心立方晶格中，晶胞原子數(shù)為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關(guān)系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），晶胞中八面體間隙個數(shù)為（ ），四面體間隙個數(shù)為（ ），具有面心立方晶格的常見金屬有（ ）。7、密排六方晶格中，晶胞原子數(shù)為（ ），原子半徑與晶格常數(shù)的關(guān)系為（ ），配位數(shù)是（ ），致密度是（ ），密排晶向為（ ），密排晶面為（ ），具有密排六方晶格的常見金

3、屬有（ ）。8、合金的相結(jié)構(gòu)分為兩大類，分別是（ ）和（ ）。9、固溶體按照溶質(zhì)原子在晶格中所占的位置分為（ ）和（ ），按照固溶度分為（ ）和（ ），按照溶質(zhì)原子與溶劑原子相對分布分為（ ）和（ ）。10、影響固溶體結(jié)構(gòu)形式和溶解度的因素主要有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。11、金屬化合物（中間相）分為以下四類，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。12、金屬化合物（中間相）的性能特點是：熔點（ ）、硬度（ ）、脆性（ ），因此在合金中不作為（ ）相，而是少量存在起到第二相（ ）作用。13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的電子濃度分別為（ ），（ ），（ ）。14、如果用M表示金屬，用

4、X表示非金屬，間隙相的分子式可以寫成如下四種形式，分別是（ ），（ ），（ ），（ ）。15、Fe3C的鐵、碳原子比為（ ），碳的重量百分?jǐn)?shù)為（ ），它是（ ）的主要強(qiáng)化相。三、作圖表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和02、11、346等晶向。四、 立方晶系的111晶面構(gòu)成一個八面體，試作圖畫出該八面體，并注明各晶面的晶面指數(shù)。五、某晶體的原子位于正方晶格的結(jié)點上，其晶格常數(shù)a=b ， 。今有一晶面在X、Y、Z坐 標(biāo)軸上的截距分別為5個原子間距、2個原子間距和3個原子 間距，求該晶面的晶面指數(shù)。六、體心立方晶格的晶格常數(shù)為a，試求出（100）、（110）、（111）晶面的面間距

5、大小，并指出 面間距最大的晶面。七、已知面心立方晶格的晶格常數(shù)為a，試求出（100）、（110）、（111）晶面的面間距大小，并指出面間距最大的晶面。八、試從面心立方晶格中繪出體心正方晶胞，并求出它的晶格常數(shù)。九、證明理想密排六方晶胞中的軸比c/a=1.633。十、試證明面心立方晶格的八面體間隙半徑r=0.414R,四面體間隙半徑r=0.225R;體心立方晶格的八面體間隙半徑;<100>晶向的r=0.154R,<110>晶向的r=0.633R;四面體間隙半徑r=0.291R, (R為原子半徑)。 十一、 a）設(shè)有一鋼球模型，球的直徑不變，當(dāng)由面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶

6、格時，試計算其體積膨脹。 b）經(jīng)x射線測定，在912時，-Fe的晶格常數(shù)為0.3633nm, -Fe的晶格常數(shù)為0.2892nm,當(dāng)由 -Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe時,試求其體積膨脹,并與a)相比較,說明其差別的原因.。十二、已知鐵和銅在室溫下的晶格常數(shù)分別為0.286nm和0.3607nm,分別求1cm3中鐵和銅的原子數(shù)。十三、Ni的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為r=0.1243nm，試求1cm3中Ni的原子數(shù)。十四、.Mo的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.31468nm，試求Mo的原子半徑r。十五、Cu具有面心立方結(jié)構(gòu)，其原子半徑為r=0.1278nm，試求Cu的密度（Cu的相對原子

7、量為63.5）十六、試計算體心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。（提示：晶面的原子密度為單位面積上的原子數(shù)，晶向的原子密度為單位長度上的原子數(shù)）。十七、試計算面心立方晶格100、110、111等晶面的原子密度和100、110、111等晶向的原子密度，并指出其最密排晶面和最密排晶向。十八、求金剛石結(jié)構(gòu)中通過（0，0，0）和（3/4，3/4，1/3）兩碳原子的晶向指數(shù)，及與該晶向垂直的晶面指數(shù)。十九、求（121）與（100）決定的晶帶軸與（001）和（111）所決定的晶帶軸所構(gòu)成的晶面的晶面指數(shù)。二十、計算立方系

8、321與120及（111）與之間的夾角。二十一、.a)算出fcc和bcc晶體中四面體間隙及八面體間隙的大小，用原子半徑R表示，并注明間隙中心坐標(biāo)；b)寫出溶解在-Fe中C原子所處位置，若此類位置全部被C原子占據(jù)，那么問在此情況下，-Fe能溶解多少重量百分比的C？而實際上碳在鐵中的最大溶解度是多少？兩者在數(shù)值上有差異的原因是什么？二十二、為什么g-Fe的溶碳能力遠(yuǎn)大于a-Fe的溶碳能力？二十三、Na+和Cl-的離子半徑分別為0.097nm，0.181nm，NaCl具有面心立方點陣，試求其配位數(shù)、晶格常數(shù)及致密度。二十四、滲碳體(Fe3C)是一種間隙化合物，它具有正交點陣結(jié)構(gòu)，其點陣常數(shù)a=0.4

9、514nm，b=0.508nm，c=0.6734nm，其密度=7.66g/cm3，試求每單位晶胞中Fe原子與C原子的數(shù)目？二十五、試計算金剛石結(jié)構(gòu)的致密度。第二章：晶體缺陷一. 解釋以下基本概念肖脫基空位、弗侖克爾空位、位錯、刃型位錯、螺型位錯、柏氏矢量、位錯密度、位錯的滑移、位錯的攀移、弗蘭克-瑞德源、派-納力、單位位錯、不全位錯、堆垛層錯、位錯反應(yīng)、擴(kuò)展位錯、表面能、界面能、對稱傾側(cè)晶界、共格界面、非共格界面、內(nèi)吸附.二、填空題1、按照幾何尺寸分類，晶體中存在三種缺陷，分別是（ ），（ ），（ ）。2、晶體中點缺陷主要表現(xiàn)形式有（ ），（ ）和（ ）。3、位錯有兩種基本類型，分別是（ ），

10、（ ）。4、刃型位錯的柏氏矢量與位錯線（ ），螺型位錯的柏氏矢量與位錯線（ ）。5、柏氏矢量代表晶體滑移的（ ）和（ ），也表示位錯線周圍（ ）總量的大小。6、位錯的運動有兩種，分別是（ ）和（ ），刃型位錯的柏氏矢量與其垂直的位錯線所構(gòu)成的平面稱為（ ），對于一條刃型位錯而言，該面是唯一的，故不可能產(chǎn)生（ ）運動。7、體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格的單位位錯的柏氏矢量分別可表示成（ ）、（ ）和（ ）。8、面心立方晶體中有兩種重要的不全位錯，柏氏矢量分別為（ ），（ ）。9、晶體的面缺陷主要包括（ ），（ ），（ ），（ ）。10、具有不同結(jié)構(gòu)的兩相之間的界面稱為（ ），該界面有三

11、種，分別是（ ），（ ）和（ ）。三. 在Fe中形成1mol空位的能量為104.675kJ，試計算從20升溫至850時空位數(shù)目增加多少倍？四、指出下圖各段位錯的性質(zhì),并說明刃型位錯部分的多半原子面.五、如右圖,某晶體的滑移面上有一柏氏矢量為b的位錯環(huán),并受到一均勻切應(yīng)力.(1)分析該位錯環(huán)各段位錯的結(jié)構(gòu)類型.(2)求各段位錯線所受的力的大小及方向. (3)在的作用下,該位錯環(huán)將如何運動?(4)在的作用下,若使此位錯環(huán)在晶體中穩(wěn)定不動,其半徑應(yīng)為多少?六、面心立方晶體中，在（111）面上的單位位錯b=a/210，在（111）面上分解為兩個肖克萊不完全位錯，請寫出該位錯反應(yīng)，并證明所形成的擴(kuò)展位錯

12、的寬度由下式給出：七、已知單位位錯a/201能與肖克萊不完全位錯a/612相結(jié)合形成弗蘭克不全位錯，試說明：（1）新生成的弗蘭克不全位錯的柏氏矢量。（2）判斷此位錯反應(yīng)能否進(jìn)行？（3）這個位錯為什么稱固定位錯？八、判定下列位錯反應(yīng)能否進(jìn)行？若能進(jìn)行，試在晶胞上作出矢量圖。九、試分析在（111）面上運動的柏氏矢量為b=a/210的螺型位錯受阻時，能否通過交滑移轉(zhuǎn)移到（11），（11），（11）面中的某個面上繼續(xù)運動？為什么？十、已知柏氏矢量的大小為b=0.25nm，如果對稱傾側(cè)晶界的取向差=1°和10°，求晶界上位錯之間的距離。從計算結(jié)果可得到什么結(jié)論？十一、根據(jù)晶粒的位向差

13、及其特點，晶界有那些類型？有何特點屬性？第三章：純金屬的凝固一、 解釋以下基本概念結(jié)晶、過冷、過冷度、結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏、均勻形核、非均勻形核、臨界晶核半徑、臨界晶核形核功、形核率、變質(zhì)處理、光滑界面、粗糙界面、樹枝晶、柱狀晶、等軸晶、單晶、非晶、微晶、準(zhǔn)晶、多晶體。二、填空題1、金屬結(jié)晶一般發(fā)生在理論結(jié)晶溫度以下，這種現(xiàn)象稱為（ ），理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差值叫做（ ），冷卻速度越大，則（ ）越大。2、金屬結(jié)晶過程是一個不斷（ ）和（ ）的過程，直至液體耗盡為止。若由一個晶核長成的晶體叫做（ ），多個晶核長成的晶體叫做（ ）。3、要獲得結(jié)晶過程所必須的驅(qū)動力，一定要有（ ），過冷度（

14、），液固兩相自由能差值（ ），驅(qū)動力（ ），臨界晶核半徑（ ），臨界晶核形核功（ ），形核率（ ），結(jié)晶后（ ）越細(xì)小。4、在過冷液體中，會出現(xiàn)許多尺寸不同的原子小集團(tuán)稱為（ ），只有當(dāng)原子小集團(tuán)的半徑大于（ ）時，才可作為晶核而長大。5、在形核時，系統(tǒng)總自由能變化是（ ）降低和（ ）增加的代數(shù)和，前者是形核的（ ），后者是形核的（ ）。6、均勻形核時，臨界晶核形核功與過冷度的關(guān)系可表達(dá)成（ ），它表明當(dāng)形成臨界尺寸晶核時，體積自由能補(bǔ)償表面能的（ ），尚有（ ）表面能沒有得到補(bǔ)償，需依靠（ ）。7、非均勻形核時，其形核功大小與潤濕角q有關(guān)，當(dāng)q=00時，G非=（ ），當(dāng)q=900時，G非=（

15、 ），當(dāng)q=1800時，G非=（ ）。說明潤濕角q越小，對形核越（ ）。8、晶核長大與液固界面結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般粗糙界面以（ ）方式長大，而光滑界面以（ ）方式長大。9、為獲得細(xì)晶粒，在金屬結(jié)晶時通常采用（ ），（ ）和（ ）等方法。10、金屬鑄錠一般由三個晶區(qū)組成，表面為（ ），中間為（ ），心部為（ ）。11、非均勻形核時臨界球冠半徑與均勻形核臨界晶核半徑（ ），但非均勻形核的晶核體積比均勻形核時（ ），當(dāng)過冷度相同時，形核率（ ），結(jié)晶后晶粒（ ）。12、金屬結(jié)晶時形核方式有（ ）和（ ），在實際鑄造生產(chǎn)中常已（ ）方式形核。三、 a）設(shè)為球形晶核，試證明均勻形核時，形成臨界晶粒的GK與其體

16、積VK之間的關(guān)系式為 。 b）當(dāng)非均勻形核形成球冠形晶核時，其GK與V之間的關(guān)系如何？ 四、如果臨界晶核是邊長為aK的正方體，試求出其GK與aK的關(guān)系。為什么形成立方體晶核的GK比球形晶核要大？ 五、為什么金屬結(jié)晶時一定要有過冷度？影響過冷度的因素是什么？固態(tài)金屬熔化時是否會出現(xiàn)過熱？為什么？ 六、試比較均勻形核與非均勻形核的異同點，說明為什么非均勻形核往往比均勻形核更容易進(jìn)行。 七、在其它條件相同時，試比較下列鑄造條件下金屬晶粒尺寸大小，并說明為什么？ 1、砂型鑄造與金屬型鑄造 2、鑄薄壁件與鑄厚壁件 3、高溫澆注與低溫澆注八、說明晶體成長形狀與溫度梯度的關(guān)系，分析在負(fù)溫度梯度下，金屬結(jié)晶出

17、樹枝晶的過程。 九、簡述三晶區(qū)形成的原因及每個晶區(qū)的性能特點。 十、為了得到發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)應(yīng)該采取什么措施？為了得到發(fā)達(dá)的等軸晶區(qū)應(yīng)該采取什么措施？其基本原理如何？十一、考慮在一個大氣壓下液態(tài)鋁的凝固，對于不同程度的過冷度，即：T=1，10，100和200，計算：(a)臨界晶核尺寸； (b)從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，單位體積的自由能變化Gv；(c)從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時，臨界尺寸r*處的自由能的變化 Gv。(鋁的熔點Tm=993K，單位體積熔化熱Hf=1.836×109J/m3，固液界面自由能sc=93J/m2，原子體積V0=1.66×10-29m3。)十二、已知液態(tài)純鎳在1.101

18、3×105Pa(1個大氣壓)，過冷度為319時發(fā)生均勻形核。設(shè)臨界晶核半徑為1nm，純鎳的熔點為1726K，熔化熱Hm=18075J/mol，摩爾體積Vx=6.6cm3/mol，計算純鎳的液-固界面能和臨界形核功。十三、指出下列各題錯誤之處，并改正之。 （1）所謂臨界晶核，就是體系自由能的減少完全補(bǔ)償表面能增加時的晶胚大小。 （2）在液態(tài)金屬中，凡是涌現(xiàn)出小于臨界晶核半徑的晶胚都不能成核，但是只要有足夠的能量起伏提供形核功，還是可以形核。 （3）無論溫度分布如何，常用純金屬都是以樹枝狀方式生長。 十四、何謂非晶態(tài)金屬？簡述幾種制備非晶態(tài)金屬的方法。非晶態(tài)金屬與晶態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性能有什

19、么不同？第四章：二元相圖一、 解釋以下基本概念組元、相、化學(xué)位、成分過冷、平衡分配系數(shù)、自由度、相律、同素異晶轉(zhuǎn)變、勻晶轉(zhuǎn)變、共晶轉(zhuǎn)變、包晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、包析轉(zhuǎn)變、熔晶轉(zhuǎn)變、偏晶轉(zhuǎn)變、合晶轉(zhuǎn)變、組織、偽共晶、離異共晶、枝晶偏析、比重偏析、正偏析、反偏析、區(qū)域偏析、區(qū)域提純、鐵素體、奧氏體、珠光體、萊氏體、變態(tài)萊氏體、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體。二、填空題1、相律是表示平衡條件下，系統(tǒng)的自由度數(shù)、（ ）數(shù)和（ ）之間的關(guān)系，根據(jù)相律可知二元系最大的平衡相數(shù)是（ ）。2、在二元合金相圖中，根據(jù)相律，兩個單相區(qū)必然交于（ ）點，兩個單相區(qū)之間必然存在一個（ ）相區(qū)，三相平衡時，系統(tǒng)的自由度

20、等于（ ），說明轉(zhuǎn)變（ ）和三個相的（ ）都是恒定的。3、二元合金相圖杠桿定律只適用于（ ）區(qū)，當(dāng)二元系處于兩相平衡時，可根據(jù)杠桿定律確定兩平衡相的（ ）和計算兩平衡相的（ ）。4、固溶體合金在結(jié)晶時也遵循形核長大規(guī)律，形核時也需要（ ）起伏、（ ）起伏，還需（ ）起伏。5、同純金屬相比，固溶體合金結(jié)晶的特點是（ ）結(jié)晶，其結(jié)晶常發(fā)生在一定的（ ）區(qū)間內(nèi)，始終進(jìn)行著溶質(zhì)原子和溶劑原子的（ ）過程。6、枝晶偏析的大小與液相線與固相線間的（ ）有關(guān)，與溶質(zhì)原子的（ ）有關(guān)，與結(jié)晶時的（ ）有關(guān)。7、固溶體合金在凝固時會產(chǎn)生成分過冷，成分過冷區(qū)的大小與結(jié)晶速度R有關(guān)，與界面前沿實際溫度分布G有關(guān)，與

21、溶質(zhì)濃度C0大小有關(guān)，一般G( ),R( ),C0( )越容易產(chǎn)生成分過冷。8、固溶體合金在正的溫度梯度下，因成分過冷區(qū)的大小不同，晶體形態(tài)可能出現(xiàn)（ ），（ ）和（ ）。9、發(fā)生共晶反應(yīng)時，因三相平衡，f=( )，此時這一轉(zhuǎn)變是在（ ）溫度下進(jìn)行，三個平衡相的成分均（ ）。10、固溶體合金因選擇結(jié)晶會產(chǎn)生（ ）偏析，亞共晶合金或過共晶合金因先析出相與液相間密度不同，會產(chǎn)生（ ）偏析，前者可通過（ ）退火消除，后者可通過依靠凝固過程中（ ）防止或減輕。11、合金的鑄造性能取決于液相線與固相線之間（ ），其值越小，鑄造性能（ ），二元系具有（ ）成分的合金鑄造性能最好。12、在二元系中，由一相分

22、解為二相的三相平衡轉(zhuǎn)變有（ ），（ ），（ ）和（ ）。13、在二元系中，由二相轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌嗟娜嗥胶廪D(zhuǎn)變有（ ），（ ）和（ ）。14、原合金成分不是共晶成分，經(jīng)快速冷卻形成的全部共晶組織，稱為（ ）。15、鐵素體是碳溶入（ ）中的（ ）固溶體，奧氏體是碳溶入（ ）中的（ ）固溶體，滲碳體是（ ）。16、奧氏體在1148時最大溶碳量可達(dá)（ ），在727時奧氏體的溶碳量為（ ）。17、珠光體是（ ）反應(yīng)的產(chǎn)物，它是由（ ）和（ ）組成的機(jī)械混合物。18、工業(yè)純鐵、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼的含碳量分別為（ ），（ ），（ ），（ ）。19、亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼在室溫下的平衡組織分別是（ ）

23、，（ ），（ ）。20、在Fe-Fe3C相圖中HJB線、ECF線、PSK線分別稱為（ ），（ ）和（ ）。22、根據(jù)含碳量和組織特點，可將鐵碳合金分為三大類，分別是（ ），（ ）和（ ）。23、根據(jù)Fe-Fe3C相圖計算的一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體最大可能含量分別為（ ），（ ）和（ ）。24、變態(tài)萊氏體是（ ）和（ ）的機(jī)械混合物，由于含有大量的滲碳體，所以塑性（ ），脆性（ ），但是（ ）好。25、鋼中的硫是有害元素，易造成鋼的（ ）性，這是因為FeS能與（ ）形成低熔點的（ ）之故。26、在平衡冷卻后，隨含碳量的增加，鋼的硬度（ ），塑性和韌性（ ）。三、在正溫度梯度下，為什么純

24、金屬凝固時不能呈樹枝狀成長，而固溶體合金卻能呈樹枝狀成長？四、何為合金平衡相圖，相圖能給出任一條件下合金的顯微組織嗎？五、有兩個形狀、尺寸均相同的Cu-Ni合金鑄件，其中一個鑄件的含鎳量Ni=90%，另一鑄件Ni=50%，鑄后自然冷卻。問凝固后哪一個鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？找出消除偏析的措施。六、何為成分過冷？成分過冷對固溶體結(jié)晶時晶體長大方式和鑄錠組織有何影響？七、共晶點和共晶線有什么關(guān)系？共晶組織一般是什么形態(tài)？如何形成？八、鉍（熔點為271.5）和銻(熔點為630.7)在液態(tài)和固態(tài)時均能彼此無限互溶，Bi=50%的合金在520時開始凝固出成分為Sb=87%的固相。Bi=80%的合金在40

25、0時開始凝固處成分為Sb=64%的固相。根據(jù)上述條件，要求：（1）繪出Bi-Sb相圖，并標(biāo)出各線和各相區(qū)的名稱。（2）從相圖上確定含銻量為Sb=40%合金開始結(jié)晶和結(jié)晶終了溫度，并求出它在400是的平衡相成分及其含量。九、根據(jù)下列實驗數(shù)據(jù)繪出概略二元共晶相圖，組元A的熔點為1000，組元B的熔點為700；B=25%的合金在500結(jié)晶完畢，并由%的先共晶相與%的（+）共晶體組成；B=50%的合金在500結(jié)晶完畢后則由40%的先共晶相與60%的（+）共晶體組成，而此合金中的相總量為50%。十、組元A的熔點為1000，組元B的熔點為700,在800時存在包晶反應(yīng)；（B=5%）+L(B=50%)(B=

26、30%)；在600時存在共晶反應(yīng)：L(B=80%)(B=60%)+(B=95%);在400時發(fā)生共析反應(yīng)：(B=50%)（B=2%）+(B=97%)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出AB二元相圖。十一、在C-D二元系中，D組元比C組元有較高的熔點， C在D中沒有固溶度。該合金系存在下述恒溫反應(yīng)：（1） （2）（3）（4）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，繪出概略的CD二元相圖。十二、已知A組元（熔點600）與B組元（熔點500）在液態(tài)無限互溶，固態(tài)時A在B中的最大固溶度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為A=30%，室溫時為A=10%。但B在固態(tài)和室溫時均不溶于A。在300時，含B=40%的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)。試?yán)L出AB合金相圖；試計算A=20%、

27、A=45%、A=80%的合金在室溫下組織組成物和相組成物的相對重量。十三、假定需要用Zn=30%的Cu-Zn合金和Sn=10%的Cu-Sn合金制造尺寸、形狀形同的鑄件，參照Cu-Zn和Cu-Sn二元相圖，回答下述問題：（1）哪種合金的流動性好？（2）哪種合金形成縮松的傾向大？（3）哪種合金的熱裂傾向大？（4）哪種合金的偏析傾向大？十四、默畫出FeFe3C相圖，標(biāo)注各點、線的名稱、溫度和成分，并標(biāo)注各個區(qū)域的組織。十五、分析含碳量為0.2%、0.6%、1.2%的碳鋼從液態(tài)冷卻到室溫的結(jié)晶過程，用冷卻曲線和組織示意圖說明各階段的組織，并分別計算室溫下的相組成物及組織組成物的含量。十六、分析含碳量為

28、3.0%和4.7%的白口鑄鐵的平衡結(jié)晶過程，計算室溫下的相組成物及組織組成物的含量。十七、計算鐵碳合金中二次滲碳體和三次滲碳體最大可能含量。十八、說明含碳量對碳鋼的組織和性能的影響。十九、為了區(qū)分兩種弄混的碳鋼，工作人員分別截取了A、B兩塊試樣，加熱至800保溫后以極其緩慢的速度冷卻到室溫，觀察金相組織，結(jié)果如下： A試樣的先共析鐵素體面積為41.6%，珠光體的面積為58.4%； B試樣的二次滲碳體的面積為7.3%，珠光體的面積為92.7%；設(shè)鐵素體和滲碳體的密度相同，鐵素體的含碳量為零，試求A、B兩種碳鋼的含碳量。二十、指出下列相圖中的錯誤，并加以改正。二十一、Mg-Ni系的一個共晶反應(yīng)為5

29、07 L(23.5Wt.%Ni) (純鎂)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)設(shè)C1為亞共晶合金，C2為過共晶合金，這兩種合金中的先共晶相的重量分?jǐn)?shù)相等，但C1合金中的總量為C2合金中的總量的2.5倍，試計算C1和C2的成分。二十二、鐵碳相圖有哪些應(yīng)用，又有哪些局限性。第六章：固體材料的變形與斷裂一、 解釋以下基本概念彈性變形、塑性變形、滑移、孿生、滑移帶、滑移系、多滑移、交滑移、取向因子、軟位向、硬位向、臨界分切應(yīng)力、加工硬化、形變織構(gòu)、纖維組織、絲織構(gòu)、板織構(gòu)、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、斷裂、脆性斷裂、韌性斷裂、解理斷裂、穿晶斷裂、沿晶斷裂二、填空題1、金屬塑性變形的方式有兩種，分別是（ ）和（

30、 ）。2、體心立方晶體的滑移面是（ ），滑移方向是（ ），共有（ ）個滑移系。3、面心立方晶體的滑移面是（ ），滑移方向是（ ），共有（ ）個滑移系。4、密排六方晶體的滑移面是（ ），滑移方向是（ ），共有（ ）個滑移系。5、臨界分切應(yīng)力的表達(dá)式是（ ），該式表明滑移系的分切應(yīng)力大小與（ ）有關(guān)，分切應(yīng)力越大，越容易（ ）。6、單晶體塑性變形時，把=900或者=900的取向稱為（ ），把取向因子為0。5時對應(yīng)的取向稱為（ ），若取向因子大，則屈服強(qiáng)度（ ）。7、晶體發(fā)生滑移時會引起晶面的轉(zhuǎn)動，拉伸時滑移面力求轉(zhuǎn)向與力軸（ ）方向，使原來有利取向滑移系變得愈來愈不利，稱之為（ ）。8、對滑移系少

31、的（ ）金屬，在受到切應(yīng)力作用下易產(chǎn)生孿生變形，體心立方金屬在（ ）時才發(fā)生孿生變形。9、金屬經(jīng)過塑性變形之后，其晶粒外形會沿受力方向（ ），當(dāng)變形量很大時各晶粒（ ），呈現(xiàn)（ ）稱為纖維組織。10、多晶體塑性變形時，由于形變受到（ ）阻礙和相鄰的取向不同的（ ）約束，形變抗力比單晶體大，其屈服強(qiáng)度與晶粒直徑關(guān)系為（ ），稱為霍爾配奇公式。11、金屬經(jīng)過塑性變形之后，不但晶粒外形有所變化，晶粒內(nèi)部的位錯密度（ ），形成胞狀結(jié)構(gòu)，隨變形量增大，胞塊數(shù)量（ ），尺寸（ ）。12、在常溫下，金屬的晶粒尺寸愈小，其強(qiáng)度（ ），塑性和韌性（ ）。 13、塑性變形量越大，金屬的強(qiáng)度（ ），塑性和韌性（ ）

32、，這種現(xiàn)象稱為（ ）。14、金屬冷塑性變形時，由于晶體轉(zhuǎn)動，使金屬晶體中原為任意取向的各晶粒逐漸調(diào)整為取向彼此趨于一致，稱之為（ ）。有兩種形式的形變織構(gòu)，分別是（ ）和（ ）。15、金屬經(jīng)過塑性變形之后，會產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力，有三種內(nèi)應(yīng)力，分別是（ ）、（ ）和（ ）。三、 密排六方金屬鎂能否產(chǎn)生交滑移？滑移方向如何？四、 試用多晶體塑性變形理論解釋室溫下金屬的晶粒越細(xì)強(qiáng)度越高塑性越好的現(xiàn)象。五、銅單晶其外表面平行于（001），若施加拉應(yīng)力、力軸方向為001，測得c=0.7MN/m²,求多大應(yīng)力下材料屈服？六、 Fe單晶拉力軸沿110方向，試問哪組滑移系首先開動？若c=33.8Mpa，

33、需多大應(yīng)力材料屈服？七、 已知純鋁c=0.9MN/m²,問：（1） 使（11）面產(chǎn)生101方向的滑移，則在001方向上應(yīng)該施加多大的力？（2） 使（11）面產(chǎn)生110方向的滑移呢？八、 體心立方的鐵在（011）滑移面上，有一個b1=a/211的單位位錯，在（01）面上，有一個b2=a/211的單位位錯，若在切應(yīng)力作用下，它們向著滑移面的交線處運動并發(fā)生反應(yīng)，試求新生位錯的柏氏矢量，位錯線方向；并說明該位錯為什么是固定位錯。九、 有一70MPa應(yīng)力作用在fcc晶體的001方向上，求作用在（111） 和（111） 滑移系上的分切應(yīng)力。十、 鋅單晶體試樣截面積A=78.5mm2,經(jīng)拉伸試驗

34、測得的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：屈服載荷 （N）620252184148174273525角（0）83725624853051765角（0）25526384663748825COSCOSk(1) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出臨界分切應(yīng)力并填入上表(2) 求出屈服載荷下的取向因子，作出取向因子和屈服應(yīng)力的關(guān)系曲線，說明取向因子對屈服應(yīng)力的影響。十一、 畫出銅晶體的一個晶胞，在晶胞上指出：（1） 發(fā)生滑移的一個晶面；（2） 在這一晶面上發(fā)生滑移的一個方向；（3） 滑移面上的原子密度與100等其它晶面相比有何差別；（4） 沿滑移方向的原子間距與其它方向相比有何差別。十二、 已知平均晶粒直徑為1mm和0.0625mm的a-

35、Fe的屈服強(qiáng)度分別為112.7MPa和196MPa,問平均晶粒直徑為0.0196mm的純鐵的屈服強(qiáng)度為多少？十三、 .Al單晶制成拉伸試棒（其截面積為9mm2）進(jìn)行室溫拉伸，拉伸軸與001交成36.7°，與011交成19.1°，與111交成22.2°，開始屈服時載荷為20.40N，試確定主滑移系的分切應(yīng)力。十四、 Mg單晶體的試樣拉伸時，三個滑移方向與拉伸軸分別交成38°、45°、85°，而基面（滑移面）法線與拉伸軸交成60°。如果在拉應(yīng)力為2.05MPa時開始觀察到塑性變形，則Mg的臨界分切應(yīng)力為多少？十五、 試述金屬經(jīng)塑

36、性變形后組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系，闡述加工硬化在機(jī)械零部件生產(chǎn)和服役過程中的重要意義。十六、試述固溶強(qiáng)化的機(jī)制。十七、試述彌散硬化合金的強(qiáng)化機(jī)制。第七章：回復(fù)與再結(jié)晶一、 解釋以下基本概念回復(fù)、再結(jié)晶、多邊形化、二次再結(jié)晶、冷加工、熱加工、動態(tài)回復(fù)、動態(tài)再結(jié)晶二、填空題1、冷變形金屬經(jīng)重新加熱時，根據(jù)其組織和性能的變化，大體可分為（ ）、（ ）和（ ）三個階段。2、低溫回復(fù)主要涉及（ ），中溫回復(fù)主要涉及（ ），高溫回復(fù)主要涉及（ ）。3、再結(jié)晶過程也是一個（ ）與（ ）的過程，但是與重結(jié)晶（同素異晶轉(zhuǎn)變）相比，再結(jié)晶只發(fā)生組織變化而無（ ）變化。4、再結(jié)晶晶核形核方式有（ ）、（ ）和（

37、 ）。5、再結(jié)晶溫度與熔點之間存在下列關(guān)系（ ），一般塑性變形量越大，再結(jié)晶溫度（ ），金屬純度越高，再結(jié)晶溫度（ ）。6、再結(jié)晶后晶粒大小與變形度有密切關(guān)系，一般隨變形度增大，再結(jié)晶后晶粒越（ ），但是變形度為（ ）時，再結(jié)晶后晶粒（ ），人們稱此變形度為臨界變形度。7、再結(jié)晶的晶粒長大是通過晶界遷移實現(xiàn)的，影響晶粒長大的因素主要有（ ）、（ ）、（ ）和相鄰晶粒的位相差。8、熱加工是指在（ ）溫度以上的加工過程，在該加工過程中形變引起的（ ）與再結(jié)晶的（ ）過程同時存在。9、熱加工可以明顯改善鋼的質(zhì)量，通過熱加工可以消除（ ），細(xì)化（ ）、焊合（ ），改善（ ）分布。10、晶粒長大的驅(qū)動力

38、是（ ），晶粒長大是通過（ ）移動實現(xiàn)的，其移動方向是（ ）。11、晶粒穩(wěn)定的立體形狀應(yīng)該是（ ），其二維形狀為（ ），所有晶界均為直線，晶界間夾角為（ ）。12、二次再結(jié)晶是一種特殊的晶粒長大現(xiàn)象，它不需要重新形核，而是少數(shù)晶粒獲得特殊的（ ）條件，造成晶粒大小差別（ ）。三、試述不同溫度下的回復(fù)機(jī)制。四、何為一次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶？發(fā)生二次再結(jié)晶的條件有那些？五、 何為臨界變形度？在工業(yè)生產(chǎn)中有何意義？六、 用冷拔鋼絲繩吊掛顎板進(jìn)行固溶處理，顎板溫度接近1100，吊車送往淬火水槽途中發(fā)生斷裂。此鋼絲繩是新的，無疵病。試分析鋼絲繩斷裂原因。七、 一塊純金屬板經(jīng)冷沖壓成金屬杯并再結(jié)晶退火后，試

39、畫出截面上的顯微組織示意圖。八、 已知W、Fe、Cu的熔點分別是3399、1538和1083，試估計其再結(jié)晶溫度。九、 現(xiàn)有一6mm鋁絲需最終加工至0.5mm鋁材，但為保證產(chǎn)品質(zhì)量，此絲材冷加工量不能超過85%，如何制定其合理加工工藝？十、 設(shè)有一楔型板坯經(jīng)過冷軋后得到相同厚度的板材，然后進(jìn)行再結(jié)晶退火，試問該板材的晶粒大小是否均勻？為什么？十一、 為獲得細(xì)小晶粒組織，應(yīng)該根據(jù)什么原則制定塑性變形及其退火工藝。第八章：擴(kuò)散一、 解釋以下基本概念擴(kuò)散、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散、擴(kuò)散激活能、上坡擴(kuò)散、短路擴(kuò)散、反應(yīng)擴(kuò)散二、填空題1、擴(kuò)散第一定律的表達(dá)式為（ ），它表示擴(kuò)散速度與（ ）和（ ）成正比，其

40、中的負(fù)號表示（ ）方向和（ ）方向相反。2、擴(kuò)散第一定律為穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散定律，適合于（ ）和（ ）都不隨時間變化的條件下，而實際大多數(shù)擴(kuò)散過程都是在非穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行的，因此該表達(dá)式的應(yīng)用受到限制。3、擴(kuò)散第二定律的表達(dá)式為（ ），它表示各處的濃度不僅與距離有關(guān)，還與（ ）有關(guān)。4、擴(kuò)散的驅(qū)動力是（ ）而不是濃度梯度，當(dāng)濃度梯度與驅(qū)動力方向一致時產(chǎn)生（ ）擴(kuò)散，當(dāng)濃度梯度與驅(qū)動力方向相反時產(chǎn)生（ ）擴(kuò)散。5、擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（ ），它表明溫度越高，擴(kuò)散速度（ ）。這是因為，溫度越高，原子振動能（ ），晶體空位濃度（ ），這些都有利于擴(kuò)散。6、固溶體類型不同，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散激活能不同，一般間隙原子

41、激活能比置換原子的（ ），間隙原子擴(kuò)散系數(shù)比置換原子的（ ），所以在滲層厚度相同的情況下，滲碳要比滲金屬所需的（ ）短的多。7、在912，碳在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)比在-Fe中的（ ）得多，但是鋼的滲碳常常在奧氏體中進(jìn)行，而不在鐵素體中進(jìn)行，其原因主要是（ ）和（ ）。8、原子在金屬及合金中的擴(kuò)散既可以在晶內(nèi)進(jìn)行，也可以沿晶界、外表面等晶體缺陷處進(jìn)行，一般來說，原子沿（ ）擴(kuò)散最快，沿（ ）次之，而沿（ ）最慢。9、影響擴(kuò)散的因素主要包括以下六個方面，分別是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。三、為什么鋼的滲碳在奧氏體中進(jìn)行而不在鐵素體中進(jìn)行？四、為什么往鋼中滲金屬要比滲碳困難？五、已

42、知銅在鋁中的擴(kuò)散常數(shù)D0=0。84×10-5m2/s , Q=136×103J/mol ,試計算在477和497時銅在鋁中的擴(kuò)散系數(shù)。并說明溫度對擴(kuò)散速度的影響。六、 已知930碳在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)D=1.61*10-12m²/s,在這一溫度下對含碳0.1%C的碳鋼滲碳，若表面碳濃度為1.0%C，規(guī)定含碳0.3%處的深度為滲層深度，（1）求滲層深度X與滲碳時間的關(guān)系式；（2）計算930滲10小時、20小時后的滲層深度X10、X20；（3）X20/X10說明了什么問題？七、 已知碳在r-Fe中的擴(kuò)散常數(shù)D0=2.0*10-5m²/s,擴(kuò)散激活能Q=14

43、0*103J/mol,（1）求870，930碳在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)；（2）在其它條件相同的情況下于870和930各滲碳10小時，求X930/X870,這個結(jié)果說明了什么問題？熱處理原理與工藝復(fù)習(xí)思考題一、 解釋以下基本概念固態(tài)相變、奧氏體化、本質(zhì)晶粒度、起始晶粒度、實際晶粒度、屈氏體、索氏體、粒狀珠光體、上貝氏體、下貝氏體、魏氏體、慣習(xí)面、K-S關(guān)系、西山關(guān)系、馬氏體、TTT曲線、CCT曲線、過冷奧氏體、殘余奧氏體、退火、正火、完全退火、球化退火、淬火、等溫淬火、分級淬火、調(diào)質(zhì)處理、淬透性、淬硬性、回火、回火脆性、二次淬火、二次硬化、集膚效應(yīng)、化學(xué)熱處理、表面淬火二、填空題1、固態(tài)相變與液態(tài)

44、金屬結(jié)晶都需要遵循形核與長大規(guī)律，但因固態(tài)相變時新相形核阻力不僅有表面能，還有（ ），為減少形核功要求新、舊相之間在晶體學(xué)上有（ ）。2、共析鋼奧氏體的形成包含下列基本過程：奧氏體的（ ）、奧氏體（ ）、殘余滲碳體（ ）和奧氏體成分（ ）。3、共析鋼加熱到Ac1以上溫度時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)椋?），這時不僅有（ ）改組，還有（ ）擴(kuò)散，首先在滲碳體與鐵素體（ ）形成奧氏體晶核，這是因為在該處容易獲得形核所需的（ ）起伏和（ ）起伏。4、亞共析鋼加熱到Ac1以上溫度時，由（ ）兩相組成，只有加熱到Ac3以上溫度時，才能獲得單相（ ）；過共析鋼加熱到（ ）以上溫度時，由鐵素體和滲碳體兩相組成，當(dāng)加熱到

45、（ ）以上溫度時，得到單相奧氏體。5、為反映奧氏體在一定條件下的長大傾向性而提出（ ）概念，一般鋼在930保溫38小時后，晶粒度在58級稱為（ ），若晶粒迅速長大的稱為（ ）。6、鋼中不溶于奧氏體的碳化物，對奧氏體晶粒長大有（ ）作用，向鋼中添加（ ）等碳化物形成元素，有利于（ ）奧氏體晶粒。7、珠光體轉(zhuǎn)變一般在較高溫度下發(fā)生屬于（ ）型相變，馬氏體轉(zhuǎn)變是在很大過冷度的低溫下發(fā)生屬于（ ）型相變，貝氏體轉(zhuǎn)變屬于（ ）型相變。8、“C”曲線上過冷奧氏體的穩(wěn)定性是以（ ）長短來說明的，過冷奧氏體越穩(wěn)定，其（ ）越長，轉(zhuǎn)變速度（ ）。9、亞、過共析鋼的“C”曲線同共析鋼的“C”曲線相比，（1）在“C

46、”曲線上部多出一條（ ）；（2）其位置都居于共析鋼“C”曲線的（ ）；（3）馬氏體轉(zhuǎn)變點的高低，與（ ）有明顯的關(guān)系，以過共析鋼Ms最低。10、除（ ）外，所有合金元素當(dāng)溶入奧氏體中時，都增大過冷奧氏體的（ ），使“C”曲線（ ），因此使鋼的淬透性增大。除（ ）外，所有合金元素當(dāng)溶入奧氏體中時，使Ms點降低，使淬火后（ ）增加。11、珠光體片間距大小與形成溫度有關(guān)，一般在A1-650范圍形成的珠光體較粗，稱為（ ），在650-600范圍形成的較細(xì)珠光體稱為（ ），在600-550范圍形成的極細(xì)珠光體稱為（ ）。12、粒狀珠光體是通過（ ）球化退火而獲得的，粒狀珠光體中的滲碳體呈（ ）分布在鐵素

47、體基體上。13、非共析鋼的的先共析相數(shù)量與奧氏體的冷卻速度有關(guān)，冷卻速度越大，先共析相的數(shù)量（ ），偽共析組織數(shù)量（ ）。14、欲想獲得馬氏體組織，冷卻速度必須大于（ ）冷卻速度，使奧氏體必須過冷到（ ）溫度以下。15、馬氏體是碳在（ ）中的過飽和固溶體，由于馬氏體中的含碳量與（ ）相同，使晶格嚴(yán)重畸變，因此使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著（ ）。我們把C/a>1稱為（ ）。16、低碳鋼中馬氏體的形態(tài)是（ ），其亞結(jié)構(gòu)為高密度的（ ）。17、片狀馬氏體的空間形貌為（ ），其亞結(jié)構(gòu)為高密度的（ ）。18、馬氏體的組織形態(tài)與鋼的含碳量有關(guān)，一般C<0.2% 時會得( ),C>1.0%時會得到

48、( ),而含碳量在0.21.0%之間會得到( )。19、Ms點的高低主要取決于奧氏體的成分，一般含碳量越高，Ms點（ ），Co、Al含量越多，Ms點（ ），而Mn、Ni等含量越多，則Ms點（ ）。20、亞共析鋼正常的淬火加熱溫度為Ac3+30-50,淬火后馬氏體的含碳量與鋼的含碳量（ ），如果淬火加熱溫度在Ac1-Ac3之間，則淬火后有部分（ ）組織，使鋼的強(qiáng)度降低。21、過共析鋼正常的淬火加熱溫度為Ac1+30-50, 淬火后馬氏體的含碳量（ ）鋼的含碳量，這樣可防止（ ）。22、隨鋼中含碳量增高，Ms、Mf點（ ），當(dāng)鋼的含碳量大于0.5%時,淬火后組織中會含有部分殘余( ),鋼的含碳量越

49、高,淬火后( )量越多。23、馬氏體的塑性和韌性取決于（ ），位錯馬氏體的韌性比孿晶馬氏體（ ），這是因為孿晶馬氏體中滑移系少，含碳量高，晶格畸變大，內(nèi)應(yīng)力大，并存在較多的（ ）。 24、如果過冷奧氏體冷至Ms-Mf之間停留，并保溫一段時間，則會使繼續(xù)冷卻時奧氏體變得（ ），奧氏體需要在（ ）溫度下才會轉(zhuǎn)變，且轉(zhuǎn)變量比連續(xù)冷卻至相同溫度時的轉(zhuǎn)變量（ ）。25、殘余奧氏體多少與奧氏體的（ ）有關(guān)，Ms與Mf點越低，殘余奧氏體量（ ），一般低碳鋼中殘余奧氏體含量（ ）。26、貝氏體也是由（ ）和（ ）組成的機(jī)械混合物，在奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變過程中既有（ ）的擴(kuò)散，又有（ ）方式實現(xiàn)晶格改組。27、貝

50、氏體中的鐵素體與珠光體中的鐵素體形態(tài)（ ），呈（ ）狀，貝氏體中鐵素體的含碳量（ ），而且鐵素體與母相奧氏體保持一定的（ ）。28、在碳鋼中，一般在550-350形成的貝氏體稱為（ ），呈（ ）狀，而在350Ms之間形成的貝氏體稱為（ ），呈（ ）狀，貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)為（ ）。29、影響TTT曲線形狀和位置的因素主要包括（ ）、（ ）以及（ ）。30、在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）上我們可以得到真實的鋼的臨界淬火速度，該速度表示出鋼的（ ）能力，反映淬火時獲得（ ）的難易程度，是研究鋼的（ ）的重要依據(jù)。31、淬透性是指奧氏體化后的鋼淬火時獲得（ ）的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的（ ）深度表示，與鋼的（ ）速度無關(guān)。32、淬火鋼重新加熱至（ ）溫度，保溫后的冷卻過程稱為回火，其目的是消除或減少（ ），穩(wěn)定工件（ ），防止變形開裂，并獲得（ ）組織。33、鋼在回火過程中隨