安徽工业大学金属学与热处理A复习题安工大.docx

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安徽工业大学金属学与热处理A复习题安工大

金

属

学

与

热

处

理

（A）

金属学与热处理（A）复习题

行政班级：

姓名：

学号：

第一章习题

1、标出图中给定的晶面和晶向的米勒指数：

晶面:

OO′A′A、OO′B′B、

OO′C′C、OABC、AA′C′C、

ED′D、EDC

晶向:

OB、EC、O′C、OD、AC′、D′A

2在立方晶胞中画出以下晶面或晶向,写出立方晶系空间点阵特征。

3、已知铜原子直径为0.256nm，试计算Cu的晶格常数。

4、对于体心立方的Fe，已知其点阵常数为0.2866nm。

请计算Fe的密度。

5．什么是晶面族，立方晶系的｛111｝、｛105｝晶面族各包含哪些晶面?

立方晶系的<123>晶向族各包含哪些晶向？

6．

6什么是点阵参数?

简述晶体结构和空间点阵之间的关系。

七大晶系的空间点阵特征各是什么?

7、fcc（bcc）结构的密排方向是___，密排面是___，密排面的堆垛顺序是___，致密度为____，配位数是___，晶胞中原子数为___，把原子视为半径为r的刚性球时，原子的半径是点阵常数a的关系为______。

8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以及这些缺陷对金属性能的影响。

这些缺陷是否一定是性能上的缺陷，为什么？

9常见的金属晶体的界面有哪些？

通常晶界分为哪两大类？

划分的依据是什么?

简述小角度晶界的结构模型，大角晶界重合点阵模型的含义是什么?

第二章习题

1叙述金属结晶过程所需要的三个必要条件，并说明这三个条件在凝固过程中所起的作用。

2说明凝固临界核心的形成是否是热力学自发过程，并对此加以解释。

3试推导球形均匀形核时的临界半径以及形核功的表达式。

4晶粒大小对材料的机械性能有何影响，影响铸态晶粒大小的主要因素是什么？

铸造实际中如何控制金属晶粒大小？

何谓变质处理？

5简述纯金属结晶过程的宏观特征，叙述凝固过程中晶体成长的几种主要机理。

6结晶过程中液固界面的类型有哪几种，简述晶体成长方式及其外貌与液固界面前沿的温度分布的关系。

7

（1）相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大?

（2）典型的金属（如铁）和典型的非金属（如硅，石墨）在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

8下图为一连铸坯低倍组织照片，说明各晶区的名称及成因；若想得到更多的等轴晶粒，可采用哪些方法或措施?

第三章习题

1什么是固溶体?

影响固溶度的因素有哪些?

固溶体与其纯溶剂组元相比，其结构、力学性能和物理性能发生了哪些变化?

2从结构、键性、性能等方面比较间隙固溶体和间隙相。

纯金属中溶入另一组元后（假设不会产生新相）会带来哪些微观结构上的变化?

为什么固溶体的强度常比纯金属高?

3相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大?

合金凝固时的液／固界面前沿通常比纯金属液／固界面前沿更容易出现过冷?

为什么?

典型的金属（如铁）和典型的非金属（如硅，石墨）在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

4知组元A（Tm=600℃）与组元B（Tm=500℃）在液态无限互溶；在固态300℃时A溶于B的最大溶解度为30％，室温时为10％；但B不溶于A；在300℃时，含40％B的液态合金全部发生共晶反应。

请作出A－B合金相图及填写组织组成物的A－B合金相图。

5请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：

（1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；

（2）分别计算A-40%B、A-95%B、A-10%B合金在平衡冷却条件下室温时的相构成与组织构成.

（3）说明室温下I、II的相和组织是什么？

并计算出相和组织的相对含量；（3）如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分；（4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。

3利用右图的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定?

为什么?

。

第四章习题

1默写画出铁碳相图：

①写出主要点（P、Q、S、E、C）、线（PK、EF、PQ、ES）的意义；写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式;简述含碳量为0.25％钢的结晶过程和固态组织转变过程。

②标出亚共析钢、共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁室温下的平衡组织；

③运用杠杆定律计算0.4%C、1.0%C的钢中先共析相和珠光体的相对重量。

有一碳素钢退火后在室温下测得先共析相占5％，求该钢的成分；

④钢中最重要的强化元素是什么？

说明含碳量对退火钢机械性能的影响规律，解释原因。

⑤为什么绑扎物体一般用镀锌低碳钢丝，而起重机调重物用60、65、70、76等钢制成的钢丝。

2

（1）下图分别为3个不同成分（设为0.45％C、3.4％C、4.7％C）的铁碳合金缓冷后的组织。

说明它们各是哪个成分的合金，为什么?

（2）分析三种合金的凝固过程，并计算图2中树枝状组织的重量百分量，再分别计算共析转变后该合金中全部铁素体和全部的珠光体组织的重量百分量；计算图3中白色长条状组织的重量相对量。

第1-4章思考题

（一）选择题

1低碳钢拉伸试验时，其变形过程可简单分为几个阶段。

A．弹性变形、塑性变形、断裂B．弹性变形、断裂

C塑性变形、断裂D．弹性变形、条件变形、断裂

2．低碳钢拉伸应力一应变图中，σ-E曲线上对应的最大应力值称为

A．弹性极限B．屈服强度C抗拉强度D．断裂强度

3．材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的

A．弹性极限B．屈服强度C抗拉强度D．条件屈服强度

4．测量淬火钢件及某些表面硬化件的硬度时，一般应用

A．布氏硬度B．洛氏硬度C维氏硬度

5．有利于切削加工性能的材料硬度范围为

A．<160HBB．>230HBC．（160～230）HBD．（60～70）HRC

6．材料的值主要取决于其晶体结构特性，一般处理方法对它影响很小。

Aσ0.2BσbCE

7．正的电阻温度系数是指

A．随温度增高导电性增大的现象B．随温度降低电阻下降的现象

C随温度升高电阻减少的现象D．随温度降低电阻升高的现象

8．金属键的一个基本特征是

A．没有方向性B．具有饱和性C具有择优取向性D.没有传导性

9．晶体中的位错属于

A．体缺陷B点缺陷C面缺陷D．线缺陷

10．亚晶界的结构是

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

11．多晶体具有

A．各向同性B各向异性C伪各向同性D伪各向异性

12．在体心立方晶格中，原子线密度最大的晶向是

A．<100>B<110>C．<111>D．<112>

13．在面心立方晶格中，原子面密度最大的晶面是

A．{100}B{110}C{111}D{112}

14．金属原子的结合方式是

A．离子键B共价键C金属键D分子键

15．晶态金属的结构特征是

A．近程有序排列B远程有序排C完全无序排列D部分有序排列

16液态金属结晶时单个晶粒结晶的基本过程是

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

17．液态金属结晶时，越大，结晶后金属的晶粒越细小。

A．形核率NB．长大率GC．比值N／GD．比值G／N

18．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D．没有变化

19．固溶体的晶体结构是

A．溶剂的晶型B．溶质的晶型C复杂晶型D．其他晶型

20金属化合物的特点是

A．高塑性B．高韧性C高硬度D．高强度

21．当匀晶合金在较快的冷却条件下结晶时将产生

A．匀晶偏析B比重偏析C．枝晶偏析D．区域偏析

22．当二元合金进行共晶反应时，其相组成是

A．由单相组成B两相共存C三相共存D．四相组成

23．当共晶成分的合金在刚完成共晶反应后的组织组成物为

A.α+βB．（α＋L）C．（α+β）D．L＋α+β

24．具有匀晶型相图的单相固溶体合金

A．铸造性能好B．锻压性能好C热处理性能好D．切削性能好

25．二元合金中，共晶成分的合金

A．铸造性能好B锻造性能好C焊接性能好D．热处理性能好

26．共析反应是指

A．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相Ⅱ

C．从一个固相内析出另一个固相D从一个液相中析出另一个固相

27．共晶反应是指

A．液相→固相Ⅰ+固相ⅡB固相→固相Ⅰ+固相Ⅱ

C．从一个固相内析出另一个固相D从一个液相中析出另一个固相

28．固溶体和它的纯金属组元相比

A．强度高，塑性也高些B强度低，但塑性高些

C强度低，塑性也低些D强度高，但塑性低些

29．渗碳体属于

A．间隙固溶体B间隙化合物C间隙相D．正常化合物

30．δ-Fe的晶型是

A．体心立方B．面心立方C密排六方D简单立方

31．铁素体的机械性能特点是

A．具有良好的硬度与强度B具有良好的综合机械性能

C具有良好的塑性和韧性D．具有良好的切削性和铸造性

32．W（C）＝4．3％碳的铁碳合金具有。

A．良好的可锻性B良好的铸造性C良好的焊接性D．良好的热处理性

33．装配工使用的锉刀宜选用

A．低碳钢B．中碳钢C高碳钢D．过共晶白口铁

34．纯铁在912℃以下的晶格类型是

A．密排六方晶格B面心立方晶格C体心立方晶格D．简单立方晶格

35．三次渗碳体是从

A．钢液中析出的B．铁素体中析出的C奥氏体中析出的D．珠光体中析出的

36．二次渗碳体是从

A．钢液中析出的B铁素体中析出的C奥氏体中析出的D．莱氏体中析出的

37．在下述钢铁中，切削性能较好的是

A．工业纯铁B45C．白口铁D．T12A

38硫和磷分别易引起（）

A.冷脆热脆B.热脆冷脆C．冷脆冷脆D．热脆热脆

39．有利于细化铸件晶粒的铸造条件是（），

A金属模浇注，铸成薄件；B金属模浇注，浇注时不振动；

C砂模浇注，浇注时振动；D砂模浇注，铸成薄件。

40与金属间化合物相比，一般固溶体具有（）

A.良好的塑韧性、高硬度；B.高硬度，塑韧性差；

C.硬度较低、塑韧性较好D硬度较低、塑韧性较低

41奥氏体是（）

A、C在γ-Fe中的间隙固溶体，塑性好；B、C在γ-Fe中的间隙固溶体，强度高；

C、.C在α-Fe中的间隙固溶体，塑性好；D、C在α-Fe中的间隙固溶体，强度高；

42．强化金属材料有不同的手段，其考虑的出发点都在于（）。

A．使位错增殖B制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍C使位错适当的减少

43．体心立方晶体的致密度为（）。

A74％B85％C68％D58％

44．钢的晶粒细化以后可以（）。

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

（二）填空题

1．同非金属相比，金属的主要特性是

2．晶体与非晶体的最根本区别是

3．金属晶体中常见的点缺陷是，最主要的面缺陷是。

4晶体在不同晶向上的性能是，这就是单晶体的现象。

一般结构用金属为晶体，在各个方向上性能，这就是实际金属的现象。

5实际金属存在有、和三种缺陷。

位错是缺陷。

实际晶体的强度比理想晶体的强度得多。

6．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的结合方式。

7．物质的原子间结合键主要包括、和三种。

8．体心立方晶胞原子数是，原子半径是，致密度是，常见的体心立方结构的金属有。

（面心立方晶胞呢？

）

9．金属结晶两个密切联系的基本过程是和

10在金属学中，通常把金属从液态向具有晶态结构的固相的转变称为，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。

11．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是。

12．过冷度是。

一般金属结晶时，过冷度越大，则晶粒越。

13．对于金属而言，结晶时形核通常有和两种方式；通常均匀形核所需的过冷度约为；非均匀形核所需的过冷度约为。

14．Cr、V在γ-Fe中将形成固溶体。

C、N则形成固溶体。

15．和间隙原子相比，置换原子的固溶强化效果要些。

16．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组元。

17．共晶反应的相图特征是，其反应式为

18．匀晶反应的相图特征是，其反应式为

19．共析反应的相图特征是，其反应式为

20．合金固溶体按溶质原子溶入方式可以分为，按原子溶入量可以分为和

21．合金的相结构有和两种，前者具有较高的性能，适合于做相；后者有较高的性能，适合于做相

22．间隙固溶体的晶体结构与相同，而间隙相的晶体结构与不同。

23．接近共晶成分的合金，其性能较好；但要进行压力加工的合金常选用的合金。

24．当一块质量一定的纯铁加热到温度时，将发生a-Fe向γ-Fe的转变，此时体积将发生。

25．在生产中，若要将钢进行轧制或锻压时，必须加热至相区。

26．当铁碳合金冷却时发生共晶反应的反应式为，其反应产物在室温下被称为。

27．在退火状态的碳素工具钢中，T8钢比T12钢的硬度，强度。

28．当W（C）＝0．77％一2．11％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，其分布特征是。

29．在铁碳合金中，含三次渗碳体最多的合金成分点为，含二次渗碳体最多的合金成分点为。

30．珠光体是和的机械混合物。

31．莱氏体是和的机械混合物，而变态莱氏体是和的机械混合物。

32．铁碳合金的室温显微组织由和两种基本相组成。

第5-9章思考题

一、问答题：

1、叙述金属在回复、再结晶中组织、性能方面的变化。

2、什么是结晶，再结晶，重结晶，从驱动力和相结构的变化对进行比较。

3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？

4、简述回复、再结晶、晶粒长大及二次再结晶过程?

5金属经冷变形、热加工后组织与性能各有何变化。

6何为单晶体塑性形变的斯密特定律，画图并写出表达式，说明每个量的物理意义。

如在面心立方晶胞［001］上施加一69MPa的应力，试求滑移系（111）［101］上的分切应力。

7金属Ag经大变形量（70％）冷加工后，试样一端浸入冰水中，一端加热至0.9Tm，过程持续1小时，然后将试样冷至室温。

试画出沿试样长度的组织与硬度分布曲线，并简要说明之。

8   说明下列符号的物理意义及加热速度、冷却速度对它们的影响：

Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm

9 今有40钢坯（平衡组织）从室温缓慢加热到1000℃保温，详述其在加热过程中的组织转变过程。

知Ac1＝724℃，Ac3＝790℃。

10 珠光体类型产物有哪几种，简述实际生产中如何控制珠光体类型？

生产热轧低碳钢板，有时因W（C）偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却，试解释其原因。

11

（1）以共析钢为例，说明钢奥氏体化的过程。

（2）指出φ10mm的退火态T10钢分别经700℃、750℃、850℃温度加热后的组织，以及水冷后获得的组织。

假定Ac1＝726℃，Accm＝790℃，D水冷＝15mm，亚共析钢钢呢？

12列表从转变温度高低、原子扩散性、产物相构成以及显微组织、产物性能及应用、典型的热处理工艺等方面对珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变进行比较讨论。

13钢中马氏体高强度高硬度的本质是什么？

钢中马氏体的硬度主要与什么因素有关？

马氏体相变的主要特征有哪些？

14何谓上临界冷却速度？

何谓下临界冷却速度？

它在生产中有何实际意义？

15  确定下列钢件的热处理方法，并指出热处理的目的与热处理后的组织：

（1）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；

（2）锻造过热的60钢锻坯；

（3）具有片状渗碳体的T12钢坯。

16  指出下列零件或制品生产流程中各热处理工序的名称、主要目的以及热处理前后组织的主要变化：

（1）钢棒——冷拔——冷拔——热处理1——冷拉——冷拉——热处理2——冷拉强化钢丝

（2）铜板坯——冷轧——冷轧——热处理1——冷轧——冷轧——热处理2——导电用铜板

17 何谓钢的淬透性？

钢的淬硬性？

钢的淬火临界冷却速度？

最主要影响因素各有哪些？

18 今有Cr15钢，制成轴承套，试述其预备热处理及最终热处理的名称、目的、工艺、获得的组织和性能。

19 现有60Si2Mn钢用作弹簧、20Cr钢用作轴（要求良好的综合机械性能）、T10钢用作工具，请分别针对这三个钢种回答：

（1）淬火加热温度选择区间；

（2）加热后的组织；淬火后的组织；（3）回火温度区间；（4）回火后的组织名称

20、

（1）列举4种金属材料的强化机制；

（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？

二、选择题

1．面心立方晶体受力时的滑移方向为（）

A<111>B<110>C<100>D<112>

2．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（）

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．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（）。

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（）。

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（）。

A．<111>｛110｝B．<110>｛111｝C．<100>｛110｝D．<100>｛111｝

8用铝制造的一种轻型梯子，使用时挠度过大但未塑性变形。

若要改进，应采取下列（）措施

A采用高强度铝合金B用钢代替铝

C用高强度镁合金D．改进梯子的结构设计

9．建筑用钢筋宜选用

A．低碳钢B中碳钢C高碳钢D．工具钢

10在淬火钢中w（C）增加到0．6％以后，随w（C）增加硬度不再继续增加，这是因为

A随w（C）的增加残余奥氏体的量增多的关系B随w（C）增加片状马氏体的量增多的关系

C随w（C）增加淬火内应力增大的关系D随w（C）增加非马氏体量减少的关系

11．变形金属在加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型（）。

A．与变形前的金属相同B与变形后的金属相同

C与再结晶前的金属相同D．形成新的晶型

12．为了提高大跨距铜导线的强度，可以采取适当的（）。

A．冷塑变形加去应力退火B冷塑变形加再结晶退火

C热处理强化D．热加工强化

13下面制造齿轮的方法中，较为理想的方法是（）。

A．用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮B用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮

C由圆钢棒热锻成圆饼再加工成齿轮D．由钢液浇注成圆饼再加工成齿轮

14．下面说法正确的是（）。

A．冷加工纯铅在0℃也可能发生再结晶B钢的再结晶退火温度为450℃

C冷加工钨在1000℃发生再结晶D．冷加工铝的T再≈0.4Tm＝0.4×660℃＝264℃

15下列工艺操作正确的是（）。

A．用冷拉强化的弹簧丝绳吊装大型零件淬火加热时入炉和出炉

B用冷拉强化的弹簧钢丝作沙发弹簧

C室温可以将保险丝拉成细丝而不采取中间退火

D．铅的铸锭在室温多次轧制成为薄板，中间应进行再结晶退火

16冷加工金属回复时，位错（）。

A．增加B．大量消失C．重排D不变

17在相同变形量情况下，高纯金属比工业纯度的金属（）。

A．更易发生再结晶B．更难发生再结晶

C更易发生回复D．更难发生回复

18在室温下经轧制变形70％的高纯铅停留一段时间后的显微组织是（）。

A．沿轧制方向伸长的晶粒B．纤维状晶粒

C等轴晶粒D．带状晶粒

FIGHTING

19．若钢中加入合金元素能使C曲线左移，则将使淬透性

A．提高b．降低C不改变D．对小试样提高，对大试样则降低

20在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，故

A．过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快b过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快

C过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢D过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢

21钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则

A．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左b．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右

C过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左D．过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右

22上贝氏体和下贝氏体的机械性能相比较，

A．两者具有较高的强度和韧性B．两者具有很低的强度和韧性

C上贝氏体具有较高强度和韧性d．下贝氏体具有较高强度和韧性

23．过共析钢加热到Ac1一Accm之间保温足够长时间时，则

a．奥氏体的w（C）小于钢的w（C）B奥氏体的w（C）大于钢的w（C）

C奥氏体的w（C）等于钢的w（C）D．无法判断两者w（C）的关系

24．马氏体转变时，晶体结构的改组是依靠进行的。

A．滑移方式b切变方式C扩散方式D．扭转方式

25对加热奥氏体化又冷却后钢的力学性能有着重大影响的奥氏体晶粒度是

A奥氏体的本质晶粒度B奥氏体的起始晶粒度

c奥氏体的实际晶粒度D．奥氏体的平均晶粒度

26．生产中采用等温淬火是为了获得组织。

A．马氏体B．珠光体c下贝氏体D．上贝氏体

27．钢经调质处理后所获得的组织是。

A．淬火马氏体b．回火索氏体C回火屈氏体D索氏体

28．扩散退火的目的是。

A．消除冷塑性变形后产生的加工硬化B．降低硬度以利切削加工

c消除或改善晶内偏析D．消除或降低内应力

29．经过热处理的零件，如表层存在残余压应力，则钢的表面硬度和疲劳强度

a．均增加B．均降低C均不变D．硬度降低、疲劳强度增加

30．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是

a．Accm+（30～50）℃B．Accm－（30～50）℃C．Ac1＋（30～50）℃D．Ac1－（30～50）℃

31．钢锭中的疏松可以通过得到改善。

A．完全退火b．足够变形量的锻轧C扩散退火D．正火

32．亚共析钢加热到Ac1一Ac3之间保温足够长时间时，则

A．奥氏体的w（C）小于钢的w（C）b奥氏体的w（C）大于钢的w（C）

C奥氏体的w（C）等于钢的w（C）D