材料科學(xué)基礎(chǔ)試題庫(內(nèi)附部分自己整理答案)資料

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)試題庫一、選擇1、在柯肯達(dá)爾效應(yīng)中，標(biāo)記漂移主要原因是擴(kuò)散偶中_C_ 。A 、兩組元的原子尺寸不同 B 、僅一組元的擴(kuò)散C 、兩組元的擴(kuò)散速率不同2、在二元系合金相圖中，計(jì)算兩相相對量的杠桿法則只能用于_B_ 。A、單相區(qū)中 B 、兩相區(qū)中C、三相平衡水平線上3、鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無_A 。A、萊氏體 B 、珠光體 C 、鐵素體4、原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是_B 。A、組元的濃度梯度B、組元的化學(xué)勢梯度C、溫度梯度5、在置換型固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為_C_ 。A 、原子互換機(jī)制 B 、間隙機(jī)制 C 、空位機(jī)制6、在晶體中形成空位的同時(shí)又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為_B 。A 、肖

2、脫基缺陷 B 、弗蘭克爾缺陷 C 、線缺陷7、理想密排六方結(jié)構(gòu)金屬的c/a 為 _A_ 。A、1.6 B 、2 X V （2/3） C 、V （2/3）8、在三元系相圖中，三相區(qū)的等溫截面都是一個(gè)連接的三角形，其頂點(diǎn)觸及_A_ 。A 、單相區(qū)B 、兩相區(qū)C 、三相區(qū)9、有效分配系數(shù)Ke表示液相的混合程度，其值范圍是 。（其中Ko是平衡分配系數(shù)）A 、 1<Ke<K0B 、 Ko<Ke<1 C 、 Ke<K0<110、面心立方晶體的孿晶面是 。A 、 112 B 、 110 C 、 11111、形成臨界晶核時(shí)體積自由能的減少只能補(bǔ)償表面能的_B_ 。A 、 1

3、/3 B 、 2/3 C 、 3/412、金屬結(jié)晶過程中（ C ） ：a、臨界晶核半徑越大，形核越易；b、臨界晶核形成功越大，形核越易；c 、過冷度越大，形核越易；d 、均質(zhì)形核比非均質(zhì)形核容易。13、三元相圖中（ ） ：a 、垂直截面圖上可應(yīng)用杠桿定律； b 、垂直截面圖上三相區(qū)域?yàn)橹边吶切?；c 、四相共晶反應(yīng)平面在成份投影圖上為曲邊四邊形；d、四相反應(yīng)為等溫反應(yīng)。14、三、判斷正誤（ 每小題 1 分，共 10 分）正確的在括號內(nèi)畫，錯(cuò)誤的畫“X( x)1. 金屬中典型的空間點(diǎn)陣有體心立方、面心立方和密排六方三種。2. 作用在位錯(cuò)線上的力 F 的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線并指向滑移面上的未滑移區(qū)

4、。( 0 )3. 只 有 置 換 固 溶 體 的 兩 個(gè) 組 元 之 間 才 能 無 限 互 溶 ， 間 隙 固 溶 體 則 不 能 。( 0 )4. 金屬結(jié)晶時(shí)， 原子從液相無序排列到固相有序排列， 使體系熵值減小， 因此是一個(gè)自發(fā)過程。 ( x )5. 固溶體凝固形核的必要條件同樣是A GB V 0、結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏。(x )6. 三元相圖垂直截面的兩相區(qū)內(nèi)不適用杠桿定律。 ( 0 )7. 物質(zhì)的擴(kuò)散方向總是與濃度梯度的方向相反。 ( x )8. 塑 性 變 形 時(shí) ， 滑 移 面 總 是 晶 體 的 密 排 面 ， 滑 移 方 向 也 總 是 密 排 方 向 。( 0 )9. 和液固轉(zhuǎn)

5、變一樣，固態(tài)相變也有驅(qū)動(dòng)力并要克服阻力，因此兩種轉(zhuǎn)變的難易程度相似。( x)10. 除 Co 以外，幾乎所有溶入奧氏體中的合金元素都能使C 曲線左移，從而增加鋼的淬透性。 ( x )四、簡答1、簡述工程結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)韌化方法。( 20 分)2、簡述Al-Cu 二元合金的沉淀強(qiáng)化機(jī)制( 20 分)強(qiáng)化機(jī)制是AL與CU行成置換固熔體增大其位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，達(dá)到提高其強(qiáng)度和硬度的作用所以其強(qiáng)化機(jī)制叫：固溶強(qiáng)化3、為什么奧氏體不銹鋼(18-8型不銹鋼)在450c850c保溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕？如何防止或減輕奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕？室溫下碳元素在奧氏體的溶解度很小，約 0 02-0 03 ( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) ，而一

6、般奧氏體鋼中含碳量均超過0 02-0 03 ，因此只能在淬火狀態(tài)下使碳固溶在奧氏體中，以保證鋼材具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。但是這種淬火狀態(tài)的奧氏體鋼當(dāng)加熱到450850(2或在該溫度下長期使用時(shí)， 碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度大于鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度。 當(dāng)奧氏體中含碳量超過它在窀溫的溶解度(0 02-0 03 ) 后。碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并和銘化合，析出碳化銘Gr23C6o但是銘的原子半徑較大，擴(kuò)散速度較小，來不及向邊界擴(kuò)散， 品界附近大量的鉻和碳化合形成碳化鉻， 所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部， 而是來自品界附近。 結(jié)果就使晶界附近的鉻含量大為減少， 當(dāng)品界含

7、鉻量小于l2 ( 質(zhì)量分式 ) 時(shí)，就形成“貧鉻區(qū)”。造成奧氏體邊界貧鉻， 當(dāng)晶界附近的金屬含量鉻量低于l2 時(shí)就失去了抗腐蝕的能力，在腐蝕介質(zhì)作用下，就在晶粒之自】產(chǎn)生腐蝕即產(chǎn)生晶問腐蝕。 從上可知， 晶間腐蝕產(chǎn)卡的根本原因是由于晶粒邊界形成貧鉻層造成的。 (1) 控制含碳量(2) 添加穩(wěn)定劑 (3) 進(jìn)行固溶處理(4) 采用雙相組織(5) 加快冷卻速度4、為什么大多數(shù)鑄造合金的成分都選擇在共晶合金附近？因?yàn)檫x在共晶合金附近結(jié)晶溫度區(qū)間小， 所以液體流動(dòng)性好啊，流動(dòng)性好， 充型能力好，充型能力好，鑄件獲得完整的結(jié)構(gòu)，精度也較高 .液固相線距離大f枝晶偏析傾向愈大，合金流動(dòng)性也愈差，形成分散縮

8、孔的傾向也愈大，使鑄造性能惡化。所以鑄造合金的成分常取共晶成分和接近共晶成分或選擇5、什么是交滑移?為什么只有螺位錯(cuò)可以發(fā)生交滑移而刃位錯(cuò)卻不能？交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。 螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面的過程；螺位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線平行， 因此包含位錯(cuò)線的所有晶面都可以是螺位錯(cuò)的滑移面， 因此當(dāng)螺位錯(cuò)滑移受阻時(shí)， 他可以在另外一個(gè)晶面上進(jìn)行滑移。 但是刃位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線垂直，他的滑移面就只有由位錯(cuò)線和柏氏矢量構(gòu)成的平面，所以他只能在這個(gè)面上滑移，故不能發(fā)生交滑移6、根據(jù)溶質(zhì)原子在點(diǎn)陣中的位置，舉例說明固溶體相可分為幾類

9、？固溶體在材料中有何意義？1、置換固溶體溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格中的結(jié)點(diǎn)位置而形成的固溶體稱置換固溶體。當(dāng)溶劑和溶質(zhì)原子直徑相差不大，一般在15 以內(nèi)時(shí)，易于形成置換固溶體。銅鎳二元合金即形成置換固溶體，鎳原子可在銅晶格的任意位置替代銅原子。2、間隙固溶體溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱間隙固溶體。間隙固溶體的溶劑是直徑較大的過渡族金屬， 而溶質(zhì)是直徑很小的碳、 氫等非金屬元素。 其形成條件是溶質(zhì)原子與溶劑原子直徑之比必須小于0.59 。 如鐵碳合金中， 鐵和碳所形成的固溶體鐵素體和奧氏體，皆為間隙固溶體。7、固溶體合金非平衡凝固時(shí)，有時(shí)會(huì)形成微觀偏析，有時(shí)會(huì)形成宏觀偏析，原因何在？8、

10、應(yīng)變硬化在生產(chǎn)中有何意義？作為一種強(qiáng)化方法，它有什么局限性？9、一種合金能夠產(chǎn)生析出硬化的必要條件是什么？10、比較說明不平衡共晶和離異共晶的特點(diǎn)。11、枝晶偏析是怎么產(chǎn)生的？如何消除？結(jié)晶溫度間隔寬的固溶體合金， 當(dāng)冷卻速度快時(shí)， 發(fā)生不平衡結(jié)晶， 先結(jié)晶的成分來不及充分?jǐn)U散， 使先結(jié)晶的主干與后結(jié)晶的支干及支干間的成分產(chǎn)生差異， 形成枝晶偏析。 偏析程度取決于合金液凝固時(shí)的冷卻速度、 偏析元素?cái)U(kuò)散速度及受液固相線溫度間隔支配的溶質(zhì)平衡分配系數(shù)。 液固相線溫度間隔大的固溶體類合金， 當(dāng)凝固冷卻速度較快時(shí)， 易發(fā)生不平衡結(jié)晶，使先結(jié)晶成分來不及充分?jǐn)U散而形成枝晶偏析.1. 適當(dāng)提高熔煉溫度，加

11、強(qiáng)對合金液的脫氣、除渣、精煉、變質(zhì)和孕育處理，加強(qiáng)攪拌，使合金液均勻、凈化2. 易產(chǎn)生枝晶偏析的合金，可加入適量晶粒細(xì)化劑或微冷鐵3. 易產(chǎn)生枝晶偏析的合金， 可通過調(diào)整澆注溫度和澆注速度、 控制型溫來控制鑄件的凝固冷卻速度，使之與溶質(zhì)的分配和擴(kuò)散相匹配4. 均勻化退火可消除枝晶偏析12、 請簡述影響擴(kuò)散的主要因素有哪些.（1） 溫度；（2） 晶體結(jié)構(gòu)與類型； （ 3） 晶體缺陷；（ 4）化學(xué)成分。13、請簡述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：小原子溶入。不同點(diǎn)：間隙固溶體保持溶劑（大原子）點(diǎn)陣；間隙相、間隙化合物改變了大原子點(diǎn)陣， 形成新點(diǎn)陣。間隙相結(jié)構(gòu)簡單；間隙化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜

12、14、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？臨界晶核的物理意義：可以自發(fā)長大的最小晶胚（或，半徑等于rk 的晶核）形成臨界晶核的充分條件：（1）形成r>rk的晶胚；（1） 獲得ARA* （臨界形核功）的形核功。15、請簡述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。熱力學(xué)條件AG < 0 ;結(jié)構(gòu)條件：r > r* ;能量條件：A > AG max ;成分條件。16、為什么鋼的滲碳溫度一般要選擇在丫 -Fe相區(qū)中進(jìn)行？若不在 丫 -Fe相區(qū)進(jìn)行會(huì)有什么結(jié)果？ 丫相是原始生長相，固溶度高，滲碳可以均勻分布在組織結(jié)構(gòu)中。溫度過低的其他相，比如馬氏體，或珠光體的，不能均勻擴(kuò)

13、散到組織結(jié)構(gòu)中，偏析嚴(yán)重，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。溫度過高，組織會(huì)重新生核成長，會(huì)破壞原來的組織結(jié)構(gòu)19、位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？體密度：即單位體積內(nèi)的位錯(cuò)線長度；面密度：即垂直穿過單位面積的位錯(cuò)線根數(shù)。20、淬透性與淬硬性的差別。淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力； 淬硬性是指在一定條件下淬火后獲得馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。22、馬氏體相變的基本特征？（12 分）1 .無擴(kuò)散性2 .切變性，即由母相變?yōu)樾孪嗟木Ц窀慕M過程是以切變方式進(jìn)行的3 .具有一定的晶體學(xué)位相關(guān)系的慣習(xí)面，即共格切變4 .轉(zhuǎn)變在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5 .快速轉(zhuǎn)變，一般不需要孕育期6 .轉(zhuǎn)變不完全，會(huì)留有相當(dāng)數(shù)量的殘余奧

14、氏體23、加工硬化的原因？（6 分）產(chǎn)生加工硬化的主要原因是金屬在塑性變形時(shí)晶粒產(chǎn)生滑移，滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸長和破碎， 金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力等， 因而繼續(xù)塑性變形就變得困難， 從而引起加工硬化。24、柏氏矢量的意義？ （ 6分）它描述了位錯(cuò)線上原子畸變特征、方向、大小；位錯(cuò)的畸變能和柏氏矢量的平方成正比.26、已知916c時(shí)，丫-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)0.365nm , （011）晶面間距是多少？ （ 5分）面心立方的許e , a = b = c = 0.365nm , 對立方晶系，d =a 02 12 12 =0.365.2 =1.03nm27、畫示意圖說明包晶反應(yīng)種類，寫出轉(zhuǎn)變反應(yīng)

15、式？ （4分）28、影響成分過冷的因素是什么？ （9分）溫度梯度（平緩有利）；凝固速度（越快越有利）；凝固范圍（越大越有利）。29、單滑移、多滑移和交滑移的意義是什么？ （9分）只有一個(gè)滑移系統(tǒng)上的分切應(yīng)力最大并達(dá)到臨界分切應(yīng)力，形成單滑移，這種情況下，加工硬化最弱；當(dāng)拉力軸在晶體的特定取向上可能使幾個(gè)滑移系的分切應(yīng)力相等，在同時(shí)達(dá)到了臨界分切應(yīng)力時(shí)發(fā)生多滑移，這種情況下會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象；交滑移是螺旋位錯(cuò)在兩個(gè)相交的滑移面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)螺型位錯(cuò)在一個(gè)滑移面上運(yùn)動(dòng)遇到障礙會(huì)轉(zhuǎn)到另一個(gè)滑移面上繼續(xù)滑 移，滑移方向不變。交滑移影響材料的塑性。30、簡要說明純金屬中晶粒細(xì)度和材料強(qiáng)度的關(guān)系，并解釋原因。

16、（6分）1二 ys 二00，kyd2Hall-Petch 霍爾-佩奇公式，細(xì)度減小，屈服強(qiáng)度增加，用晶界位錯(cuò)塞積模型解釋。對粗晶 粒，晶界塞積的位錯(cuò)多， 產(chǎn)生應(yīng)力集中大，在變形傳遞中容易使位錯(cuò)源開動(dòng)，因此屈服強(qiáng)度 低。31、某晶體的原子位于四方點(diǎn)陣的節(jié)點(diǎn)上，點(diǎn)陣的 a=b, c=a/2 ,有一晶面在x, y, z軸的 截距分別為6個(gè)原子間距、2個(gè)原子間距和4個(gè)原子間距，求該晶面的密勒指數(shù)。32、證明理想密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a=1.633 。 （a,廠3/3a）33、立方晶系的（111） , （110） , （123）晶面族各包含多少晶面，寫出它們的密勒指數(shù)。34、說明柏氏矢量的確定方法，如何

17、利用柏氏矢量和位錯(cuò)線來判斷位錯(cuò)的類型？答：首先在位錯(cuò)線周圍作一逆時(shí)針回路，然后在無位錯(cuò)的晶格內(nèi)作同樣的回路，該回路必不閉合,連接終點(diǎn)與起點(diǎn)即為柏氏矢量.位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直的是刃型位錯(cuò)，平行的是螺型位錯(cuò).35、簡要說明成分過冷的形成及其對固溶體組織形態(tài)的影響。答：固溶體凝固時(shí)，由于溶質(zhì)原子在界面前沿液相中的分布發(fā)生變化而形成的過冷36、為什么晶粒細(xì)化既能提高強(qiáng)度，也能改善塑性和韌性？答：晶粒細(xì)化減小晶粒尺寸，增加界面面積，而晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高強(qiáng)度；晶粒數(shù)量增加 塑性變形分布更為均勻，塑性提高；晶界多阻礙裂紋擴(kuò)展，改善韌性.37、共析鋼的奧氏體化有幾個(gè)主要過程？合金元素對奧氏體化過程有什么影

18、響？答：共析鋼奧氏體化有 4個(gè)主要過程：奧氏體形成、滲碳體溶解、奧氏體均勻化、晶粒長大。 合金元素的主要影響通過碳的擴(kuò)散體現(xiàn)，碳化物形成元素阻礙碳的擴(kuò)散，降低奧氏體形成、 滲碳體溶解、奧氏體均勻化速度。38、提高鋼材耐蝕性的主要方法有哪些？為什么說Cr是不銹鋼中最重要的合金元素？答：提高鋼材耐蝕性的主要方法有：在表面形成致密氧化膜、提高基體電極電位、形成單相組織。Cr可形成表面致密氧化膜 CrzQ,可提高電極電位，可形成單相鐵素體.39、何為位錯(cuò)反應(yīng)？如何判斷一個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行？40、根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。由 凝固理論可知，結(jié)晶時(shí)單位體積中的晶粒數(shù)目z取決于形核率 N和晶體長

19、大速率 Vg兩個(gè)因素，即z 8 N/Vg ?；就緩剑海?） 增大過冷度 To AT增加，N和Vg都隨之增加，即z增多。（3） 加入形核劑。加入形核劑后，可以促使過冷液體發(fā)生非均勻形核。即不但使非均勻形核所需要的基底增多，而且使臨界晶核半徑減小，這都將使晶核數(shù)目增加， 從而細(xì)化晶粒。（4） 振動(dòng)結(jié)晶。振動(dòng)結(jié)晶，一方面提供了形核所需要的能量，另一方面可以使正在生長的晶體破斷，以提高更多的潔凈核心，從而使晶粒細(xì)化。41、分析金屬冷變形度的大小對再結(jié)晶晶粒尺寸的影響，說明原因。42、簡述成分過冷的形成以及成分過冷對固溶體生長形態(tài)的影響。43、位錯(cuò)增值機(jī)理五、計(jì)算、作圖1、已知碳在 r Fe中的擴(kuò)散常

20、數(shù) D）=2.0 x 10-5m2/s ,擴(kuò)散激活能 Q= 1.4X105J/mol （ R= 8.31J/（molK）。碳勢土勻?yàn)镃P= 1.1 %C的條件下對20#鋼在880c進(jìn)行滲碳，為達(dá)到927c滲 碳5h同樣的效果，滲碳時(shí)間應(yīng)為多少？ （12分）2、對fcc結(jié)構(gòu)的晶體（點(diǎn)陣常數(shù)為a）（1）分別計(jì)算原子在100 , 110和111晶向上的原子密度，并說明哪個(gè)晶向是密排方向：（2）計(jì)算原子在（100） , （110）和（111）晶面上的原子密度和三個(gè)面的面間距，并指出面間距最大的晶面。3、寫出附圖1.1所示立方晶格中晶面 ABC于口晶向CE的指數(shù)；在右圖單胞中畫出晶面（111） 和該面上

21、屬于112三個(gè)晶向，并標(biāo)出具體指數(shù)。 （12分）1.14、已知碳在 丫-Fe 中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0 X 10-5n2/s , Q=1.4X 105J/mol。當(dāng)溫度在 927c時(shí)，求其擴(kuò)散系數(shù)為多少？（已知摩爾氣體常數(shù)R=8.314J/mol ?K）5、作圖表示立方晶體的（011）、（231）、.1）晶面和、112、1021晶向。（每題2分，共10分）6、已知A （熔點(diǎn)600C）與B （熔點(diǎn)500C）在液態(tài)無限互溶，固態(tài)時(shí) A在B中的最大固溶 度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為3a= 0.30 ,室溫時(shí)為coa= 0.10 ;但8在固態(tài)和室溫日均不溶于 A。在300 c 時(shí)，含cob=0.40的液態(tài)合金發(fā)生共

22、晶反應(yīng)。 試?yán)L出A-B合金相圖；并分析coa=0.20、coa=0.80 的合金在室溫下的組織組成物和相組成物的相對量。在A-B二元相圖中，分析 wb=0.6的合金平衡凝固后，在室溫下的相組成物及組織組成物,并計(jì)算各相組成物的相對含量。圖4 7甘A-H二兀相圖相組成：A+ 3組織組成：A+3+Ai90 -60A%100% =33.3%90-0-% =1 -33.3% =66.7%解: 按已知條件，A-B合金相圖如圖4-13所示（各相區(qū)均用組織成物標(biāo)注）。WA=1-I合金(A-0.80B):室溫下由A與B兩相組成，其相對量為 W =(0.8-0)/(0.9-0)=89%.3 =11%.室溫下的組

23、織為3+ A n,其組織組成物的相對量與組成物相同，即 W 3 =89%, wa n =11%.n合金(A-0.55B):室溫下由A與B兩相組成，其相對量為0.55-0.400.70 -0.40100% u 50%WUB共晶=1/初' = 50%室溫下的組織為3初+(A+ 3 )共晶+An。在共晶反應(yīng)剛完成時(shí)。則有 3初+(A+ 3 )共晶.冷至 室溫時(shí)，將由3初與共晶3中析出An,但由于共晶3中析出的An與共晶A連接在一起。不可分辨，故略去不計(jì)。由3初'中析出A n的相對量為Wai0.90 -0.700.9050% =11%所以，室溫下 3初的相對量為 W3初=W3初'

24、;-WAII = 50% - 11% = 39%該合金室溫下組織成物的相對量為W3初=39% .W(A+ 3)共晶=50% .WAn=11%7、繪出Fe-Fe3c相圖，標(biāo)出鐵碳相圖上的CE、F、GK、P、S點(diǎn)，說明ECRPSK水平線和ES GS曲線的意義，其上發(fā)生的轉(zhuǎn)變及生成的組織組成物。A15380純鐵的熔點(diǎn)C11484.3共晶點(diǎn)，LCH>ldD12276.69滲碳體的熔點(diǎn)(計(jì)算值)E11482.11碳在丫 -Fe中的取大溶斛度G9120純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，a - F- 丫 -FeP 二7270.0218碳仕a -Fe中的取人溶解度S7270.77共析點(diǎn)，As- PQ 6000.00

25、57600c時(shí)碳在 a -Fe中的溶解度ECF共晶線發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成萊氏體(Ld)。共晶反應(yīng)式為：Lc->LdACD液相線此線以上為液相(L),緩冷至液相線時(shí)，開始結(jié)晶AECFL此線以下為固相PSK共析 線Ai發(fā)牛 共析轉(zhuǎn)變，牛成珠光體(P).共析反應(yīng) 式為:AS->PESAm碳在T-Fe中的溶解度曲線PQ碳在a-Fe中的溶解度曲線GSA奧氏體一-> 鐵素體轉(zhuǎn)變線8、已知某低碳鋼（T 0 =64KPa , K=393.7 ,若晶粒直徑為 50 dm ,該低碳鋼的屈服強(qiáng)度1是多少？二 ys =二。, kyd29、試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度BCC密排面為 110 面，其

26、面積為：且工0艾甘H母/" . no 面上被原子占據(jù)匈=2 乂戒* = 27r（色？ = -7EJ2的面積為（兩個(gè)原子）：48.堆積密度：d =亓=0-5x£8A 16 O10、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異？請加以說明。FC的 HCP勻按ABCAB。式堆垛；致密度也者B是0.74。11、計(jì)算wc= 3.3 %的鐵碳合金常溫下萊氏體的相對含量，組織中珠光體的相對含量和共析滲碳體的含量。（9分）12、已知Cu的原子量為63.5 ,原子半徑是 0.1278 nm。（ 20分）（1）計(jì)算銅的密度、點(diǎn)陣常數(shù)和最大面間距。（2）在立方晶胞（圖1.）中

27、標(biāo)出下列晶面和晶向（要求用字母標(biāo)出，如 oa:001,等等）： （011）、（11）、（ 221）、102、一 I 、_11（3）以上哪些晶面和晶向互相垂直？13、柏氏矢量的物理意義是什么？根據(jù)柏氏矢量如何區(qū)分螺型位錯(cuò)和刃型位錯(cuò)？什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)？簡述位錯(cuò)反應(yīng)條件。無外力作用時(shí)，位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行？ （ 18分）14、假設(shè)在鎂晶體中，由一個(gè)位錯(cuò)源放出的位錯(cuò)移到晶體表面，使晶體表面產(chǎn)生高度約為10-4cm的滑移臺(tái)階，問有多少個(gè)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至表面？（已知 b=3.2 A）15、在鋁試樣中測得晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度為5x1013m2,假定位錯(cuò)全部集中在亞晶界上，且每個(gè)亞晶粒的截面均為正六邊形，而位錯(cuò)全為

28、刃位錯(cuò)，其柏氏矢量 b=a/2101 =2x10-1°m如 亞晶粒之間的傾角為 5。，試求亞晶界上的位錯(cuò)間距和亞晶粒的平均大小。D2/1050.087=23x10-1° 伽）s = 3 Md用=!正六邊形面積2，總邊長為6a,單位面積中亞晶數(shù)目s= 5 ''' J"5S D 2 求得 a=1>d0 (m)。P/6=5*10A2/6=87.因?yàn)椋珼=2.3nm ,所以六邊形邊長為：2.3*87=198nm,則晶梨外接圓直徑d=2*198=396nm.17、在870c比在930c滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小又可得到較細(xì)的晶粒，碳在丫鐵中的

29、 D)=2.0X10-5m2/s,Q=140X10 J/mol,請計(jì)算：(10 分)(a) 870 C時(shí)碳在丫鐵中的擴(kuò)散系數(shù)；(b)將滲層加深一倍需多長時(shí)間？(c)若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930c滲碳10小時(shí)的滲層厚度為 870c滲碳 10小時(shí)的多少倍？(氣體常數(shù)R=8.314J/mol K,滲層厚度D = « VDt )(a) D87oc =7.98 x 10-12 m2/s(b) 4倍時(shí)間(c) 1.44 倍18、位錯(cuò)線與柏氏矢量，切應(yīng)力方向，位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向以及晶體滑移方向的關(guān)系?六、綜合1、試分析冷塑性變形對合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響

30、。組織結(jié)構(gòu)：(1 )形成纖維組織：晶粒沿變形方向被拉長；(2 )形成位錯(cuò)胞；(3 )晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成變形織構(gòu).力學(xué)性能：位錯(cuò)密度增大，位錯(cuò)相互纏繞，運(yùn)動(dòng)阻力增大，造成加 工硬化。 物理化學(xué)性能：其變化復(fù)雜，主要對導(dǎo)電，導(dǎo)熱，化學(xué)活性，化學(xué)電位等有影響。體系能量：包括兩部分：(1 )因冷變形產(chǎn)生大量缺陷引起點(diǎn)陣畸變， 使畸變能增大；(2 ) 因晶粒間變形不均勻和工件各部分變形不均勻引起的微觀內(nèi)應(yīng)力和宏觀內(nèi)應(yīng)力。這兩部分統(tǒng)稱為存儲(chǔ)能，其中前者為主要的。 冷變形后引起的組織性能變化為合金隨后的回復(fù)、再結(jié)晶作了組織和能量上的準(zhǔn)備。2、對鐵碳合金(wc= 0.0015)經(jīng)過完全退火后：(20分)(1) 在室

31、溫下包含哪些組成相，計(jì)算其相對量。(2) 在室溫下由哪些組織組成物構(gòu)成，畫出組織示意圖，并計(jì)算各自的相對量。(3) 在室溫下該合金經(jīng)過較大的塑性變形(例如壓縮50%),其組織會(huì)發(fā)生哪些變化？(4) 變形后再經(jīng)過750 c充分保溫后緩慢冷卻到室溫，所得到的組織與原完全退火的組織有哪些差別？3、請根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題：(1)分析合金I、II的平衡結(jié)晶過程，并繪出冷卻曲線；(2)說明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對含量；(3)如果希望得到共晶組織和 5%勺3初的合金，求該合金的成分；(4)分析在快速冷卻條件下，I、II兩合金獲得的組織有何不同。(2 ) I :

32、a 初 + 3 II0.90-0.200 90- 0 05II0,20-0 050?90-.05xW0% = 17.65%B 初 十 (a + B)共 + 0II相組成與組織組成比例相同(忽略)用 0.90- 0.80 xlQ0% = 25%胸 0 90-0.50W = ° S00-50 X100% = 75%小沙講 0 90-0 50090-030k100%1176%0 90-0.05。*°-0 05 xl00% = 88.24% 0 90-0.05(3 )設(shè)所求合金成分為x即的二A-Q50 xlOO% = 5% 0.90-0.50K = 0一 05 X (0.90 -

33、0,50) + 0.50 = 52%(4 ) I合金在快冷條件下可能得到少量的共晶組織，且呈現(xiàn)離異共晶的形態(tài)， 合金中的3 II 量會(huì)減少，甚至不出現(xiàn)；II合金在快冷條件下3初呈樹枝狀，且數(shù)量減少。共晶體組織變細(xì)小，相對量增加。4、敘述板條馬氏體和下貝氏體的組織形態(tài)，并說明板條馬氏體和下貝氏體具有良好強(qiáng)韌性的原因。5、試述冷變形金屬在加熱時(shí)，其組織和性能發(fā)生的變化。6、試論述含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響。7、論述影響擴(kuò)散的主要因素。8、求體心立方結(jié)構(gòu)中的四面體和八面體間隙的半徑及其中心位置的坐標(biāo)。9、45鋼的過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線如圖所示，請回答下列問題：(共15分)(1)說明圖中A1線、Ms> 1線、2線、3線表示的意義。(2)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有哪些？寫出各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的名稱、