材料科學基礎(chǔ)試卷和答案大連交通大學市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

材料科學基礎(chǔ)C小考10/10/1DalianJiaotongUniversity第1頁一、名詞解釋馬氏體固溶體固溶強化調(diào)質(zhì)處理變質(zhì)處理細晶強化萊氏體退火正火冷處理10/10/2DalianJiaotongUniversity第2頁二、填空（40個空）1）布拉菲點陣共有

種，歸納為

個晶系；面心立方結(jié)構(gòu)單個晶胞中原子數(shù)為

，密排六方結(jié)構(gòu)單個晶胞中原子數(shù)為

。2）金屬結(jié)晶熱力學條件是

，結(jié)構(gòu)條件是

，確保晶體生長動力學條件是

。3）晶粒大小對金屬性能有很大影響，細化結(jié)晶晶粒度慣用方法有：_______、_______、_______。4）共析鋼奧氏體形成過程分為四個階段，依次為_________，____________，______________，___________。5）鋼中馬氏體兩種基本形態(tài)為_____________，___________；含碳量較高時，馬氏體呈_________晶格；奧氏體含碳量越高，Ms越______；馬氏體硬度主要取決于________。10/10/3DalianJiaotongUniversity第3頁6）幾乎全部合金元素溶入奧氏體都會使C-曲線_______移、臨界冷卻速度_________、淬透性________。7）固溶體晶格類型與______相同。鐵素體具為________結(jié)構(gòu)，奧氏體具為________結(jié)構(gòu)，滲碳體具為________結(jié)構(gòu)。8）冷變形金屬在退火過程中，伴隨溫度升高，依次會發(fā)生__________，___________和______________三個過程。9）在鐵碳合金中，伴隨碳含量增加，滲碳體相對量____。滲碳體作為一個組織有五種形式，分別稱為___________，_________，____________，____________，__________。10）按位錯線與柏氏矢量之間關(guān)系，晶體中位錯可分為

_______、_______和______三大類。單位長度位錯能量與

______成正比。10/10/4DalianJiaotongUniversity第4頁三、判斷題1．二元合金二相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進行；三元合金三相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進行。（）2．伴隨含碳量增加鐵碳合金強度、硬度一直是增加。（）3．熱處理強化只適合用于固態(tài)下發(fā)生相變材料，不發(fā)生固態(tài)相變材料不能用熱處理來強化。（）4．只有共析鋼中才能發(fā)生共析轉(zhuǎn)變、共晶鑄鐵中才能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。（）5．在金屬晶體中，原子排列最緊密晶面間距離最小，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。（）6．水中淬火比油中淬火淬透性高。（）10/10/5DalianJiaotongUniversity第5頁7．從擴散角度講，珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型轉(zhuǎn)變。（）8．置換固溶體較間隙固溶體固溶強化效果大。（）9．冷變形金屬再結(jié)晶退火后，晶粒形狀和晶格結(jié)構(gòu)都發(fā)生了很大改變，所以性能發(fā)生了突變。（）10．鋼中碳含量越高，則正常淬火溫度越高。（）四、簡明回答1．為何晶粒越細鋼強度、硬度越高而且塑性、韌性越好？2．塑性變形對金屬組織和性能有何影響？3．為何鋼淬火后要回火？回火后組織和性能有哪些改變？10/10/6DalianJiaotongUniversity第6頁五、依據(jù)A—B二元相圖1）寫出圖中液相線、固相線、α和β相溶解度曲線、全部兩相區(qū)及三相恒溫轉(zhuǎn)變線；2）平衡凝固時，計算A-25B(wt％)合金(y'y線)凝固后初晶β相在鑄錠中相對量；3）畫出上述合金冷卻曲線及室溫組織示意圖。10/10/7DalianJiaotongUniversity第7頁

六、依據(jù)A-B-C三元共晶投影圖，分析合金O結(jié)晶過程，繪出冷卻曲線和室溫下組織示意圖，并求出結(jié)晶完成后組織組成物和相組成物含量，作出Bb變溫截面。BACEE1E3E2Ob10/10/8DalianJiaotongUniversity第8頁七、畫共析鋼TTT曲線上并給出取得以下組織冷卻方式：(1)P(2)B下(3)B下+M+A(4)P+B+M+A(5)M+A

以上為全部試題10/10/9DalianJiaotongUniversity第9頁試題參考解答10/10/10DalianJiaotongUniversity第10頁一、名詞解釋馬氏體：過冷奧氏體在較低溫下經(jīng)過切變進行點陣重構(gòu)，而無成份改變非擴散型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。鋼中馬氏體實際上是碳在α-Fe中過飽和間隙固溶體。固溶體：晶體結(jié)構(gòu)與組成合金某一組元晶體結(jié)構(gòu)相同合金相。固溶強化：經(jīng)過形成固溶體使材料強度、硬度提升，而塑性、韌性有所下降現(xiàn)象。調(diào)質(zhì)處理：淬火加高溫回火相結(jié)合熱處理工藝。變質(zhì)處理：在澆鑄前向液態(tài)金屬中加入形核劑，促進形成大量非均勻晶核來細化晶粒方法。細晶強化：經(jīng)過細化晶粒增加晶界提升強度方法。萊氏體：鐵碳合金共晶轉(zhuǎn)變形成奧氏體和滲碳體兩相混合物。10/10/11DalianJiaotongUniversity第11頁退火：將鋼加熱到臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐遲緩冷卻以取得靠近平衡狀態(tài)組織熱處理工藝。正火：將鋼加熱到Ac1或Accm以上適當溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類型組織熱處理工藝。冷處理：為降低殘余奧氏體，淬火冷至室溫之后繼續(xù)冷卻到零度以下，使殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體冷卻方法。10/10/12DalianJiaotongUniversity第12頁二、填空（40個空）1）布拉菲點陣共有14種，歸納為7個晶系；面心立方結(jié)構(gòu)單個晶胞中原子數(shù)為4，密排六方結(jié)構(gòu)單個晶胞中原子數(shù)為6。2）金屬結(jié)晶熱力學條件是過冷，結(jié)構(gòu)條件是結(jié)構(gòu)起伏，確保晶體生長動力學條件是形核功。3）晶粒大小對金屬性能有很大影響，細化結(jié)晶晶粒度慣用方法有：增大過冷度、變質(zhì)處理、攪拌。4）共析鋼奧氏體形成過程分為四個階段，依次為奧氏體形核，奧氏體長大，殘余滲碳體溶解，奧氏體均勻化。5）鋼中馬氏體兩種基本形態(tài)為板條馬氏體，片狀馬氏體；含碳量較高時，馬氏體呈體心正方晶格；奧氏體含碳量越高，Ms越低；馬氏體硬度主要取決于馬氏體含碳量。10/10/13DalianJiaotongUniversity第13頁6）幾乎全部合金元素溶入奧氏體都會使C-曲線右移、臨界冷卻速度減小、淬透性提升。7）固溶體晶格類型與溶劑相同。鐵素體具為bcc結(jié)構(gòu)，奧氏體具為fcc結(jié)構(gòu)，滲碳體含有復雜正交結(jié)構(gòu)。8）冷變形金屬在退火過程中，伴隨溫度升高，依次會發(fā)生回復，再結(jié)晶和晶粒長大三個過程。9）在鐵碳合金中，伴隨碳含量增加，滲碳體相對量增加。碳體作為一個組織有五種形式，分別稱為共晶滲碳體，共析滲碳體，一次滲碳體，二次滲碳體，三次滲碳體。10）按位錯線與柏氏矢量之間關(guān)系，晶體中位錯可分為刃型位錯、螺型位錯和混合型位錯三大類。單位長度位錯能量與Gb2

成正比。10/10/14DalianJiaotongUniversity第14頁三、判斷題1．二元合金二相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進行；三元合金三相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進行。（）2．伴隨含碳量增加鐵碳合金強度、硬度一直是增加。（）3．熱處理強化只適合用于固態(tài)下發(fā)生相變材料，不發(fā)生固態(tài)相變材料不能用熱處理來強化。（）4．只有共析鋼中才能發(fā)生共析轉(zhuǎn)變、共晶鑄鐵中才能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。（）5．在金屬晶體中，原子排列最緊密晶面間距離最小，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。（）6．水中淬火比油中淬火淬透性高。（）10/10/15DalianJiaotongUniversity第15頁7．從擴散角度講，珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型轉(zhuǎn)變。（）8．置換固溶體較間隙固溶體固溶強化效果大。（）9．冷變形金屬再結(jié)晶退火后，晶粒形狀和晶格結(jié)構(gòu)都發(fā)生了很大改變，所以性能發(fā)生了突變。（）10．鋼中碳含量越高，則正常淬火溫度越高。（）四、簡明回答1．為何晶粒越細鋼強度、硬度越高而且塑性、韌性越好？答：晶粒越細，晶界總面積越多，晶界妨礙位錯運動，提升塑性變形抗力，所以強度、硬度越高。晶粒越細小，晶界越波折，變形越均勻，應(yīng)力集中越小，斷裂前可發(fā)生較大變形，即塑性好；強度和塑性同時提升，故韌性也提升。10/10/16DalianJiaotongUniversity第16頁2．塑性變形對金屬組織和性能有何影響？答：晶粒形狀發(fā)生改變，沿變形方向壓扁或拉長，以致形成纖維組織；形成變形織構(gòu)和變形孿晶。產(chǎn)生加工硬化；造成殘余內(nèi)應(yīng)力；理化性能發(fā)生改變。3．為何鋼淬火后要回火？回火后組織和性能有哪些改變？答：回火能夠消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織、調(diào)整性能。依回火溫度高低，淬火馬氏體可轉(zhuǎn)化為M回、T回、S回。隨回火溫度提升，強度、硬度下降，塑性、韌性提升。10/10/17DalianJiaotongUniversity第17頁五、依據(jù)A—B二元相圖1）寫出圖中液相線、固相線、α和β相溶解度曲線、全部兩相區(qū)及三相恒溫轉(zhuǎn)變線；2）平衡凝固時，計算A-25B(wt％)合金(y'y線)凝固后初晶β相在鑄錠中相對量；3）畫出上述合金冷卻曲線及室溫組織示意圖。答：1）液相線：TATETB；固相線：TAF、GTB；固溶度曲線：GI、FH；兩相區(qū)為L+α、L+β、α+β（如圖）；三相恒溫線為FTEG。L+αL+βα+β10/10/18DalianJiaotongUniversity第18頁2）利用杠桿定律：Wβ=(45-25)/(45-20)=80%3）冷卻曲線及室溫組織示意圖以下。溫度時間LL→β初L→(α+β)共β初→αⅡβ初αⅡ(α+β)共10/10/19DalianJiaotongUniversity第19頁六、依據(jù)A-B-C三元共晶投影圖，分析合金O結(jié)晶過程，繪出冷卻曲線和室溫下組織示意圖，并求出結(jié)晶完成后組織組成物和相組成物含量，作出Bb變溫截面。BACEE1E3E2Obeg10/10/20DalianJiaotongUniversity第20頁解：用冷卻曲線分析結(jié)晶過程，如圖LL+BL+B+C計算相對量B(B+C)共晶(A+B+C)共晶結(jié)晶過程L+A+B+CB+(B+C)+(A+B+C)0tT組織：10/10/21DalianJiaotongUniversity第21頁相：BACEE1E3E2Obc10/10/22DalianJiaotongUniversity第22頁變溫截面bBL+BL+CA+B+CLBACEE1E3E2ObgL+B+CL+A+C10/10/23DalianJiaotongUniversity第23頁七、畫共析鋼TTT曲線上并給出取得以下組織冷卻方式：(1)P(2)B下(