材料科學(xué)基礎(chǔ)樣卷05

1、 考 生 信 息 欄 機械工程 系 材料成型及控制工程 專業(yè) 級 班級 姓名 學(xué)號 裝 訂 線廈門理工學(xué)院試卷200 200 學(xué)年 第 一 學(xué)期課程名稱材料科學(xué)基礎(chǔ)樣卷05試卷卷別樣卷材料成型及控制工程 專業(yè) 級 班級 考試方式閉卷 Ö開卷 本試卷共 五 大題(4頁)，滿分100分，考試時間120分鐘。請在答題紙上作答，在試卷上作答無效。一、 判斷題（本題共10小題，每題1分，共10分）（正確打“Ö”，錯誤打“X”）1、金屬鍵具有明顯的方向性和飽和性。 （ ）2、一般來說，在相同的溫度下在鐵中滲碳速度比在鐵中滲鉻的速度快。（ ）3、合金中存在雜質(zhì)元素硫會使碳鋼產(chǎn)生熱脆。 （

2、 ）4、刃型位錯的柏氏矢量與其位錯線垂直，螺旋位錯的柏氏矢量與其位錯線平行。 （ ）5、晶粒尺寸和形核率N、線長大速度Vg之間的關(guān)系是N/Vg越大，晶粒尺寸越大。 （ ）6、多邊化使分散的位錯集中在一起形成位錯墻，因位錯應(yīng)力場的疊加，使點陣畸變增大。 （ ）7、區(qū)域提純技術(shù)的理論基礎(chǔ)是凝固過程中的溶質(zhì)再分配。 （ ）8、可鍛鑄鐵是指鍛造性能好，主要采鍛造加工成形的鑄鐵。 （ ）9、液固粗糙界面可描述為微觀粗糙、宏觀平整。 （ ）10、影響鑄鐵石墨化過程的主要因素是鑄鐵的成分和結(jié)晶過程的冷卻速度。 （ ）二、選擇題：（本題共10小題，每題2分，共20分）（請選擇一個你認為最好的答案）1、某一碳鋼

3、制造的支架剛性不足，采用以下 方法，可有效解決。A、改用合金鋼 B、改變該支架的截面與結(jié)構(gòu)形狀尺寸C、進行熱處理改性 D、改用鋁合金 2、在柯肯達爾效應(yīng)實驗中，標記漂移主要原因是擴散偶中 _。A、兩組元的原子尺寸不同 B、僅一組元的擴散 C、兩組元的擴散速率不同D、標記物元素的擴散3、再結(jié)晶結(jié)束后發(fā)生晶粒長大時的驅(qū)動力主要來自 。A、宏觀殘余應(yīng)力 B、位錯間作用力C、變形儲存能 D、高的總晶界能4、以下關(guān)于結(jié)合鍵的性質(zhì)與材料性能的關(guān)系中， 是不正確的。A、 結(jié)合鍵能是影響彈性模量的主要因素，結(jié)合鍵能越大，材料的彈性模量越大。B、 具有同類型結(jié)合鍵的材料，結(jié)合鍵能越高，熔點也越高。C、 具有離子

4、鍵和共價鍵的材料，塑性較差。D、 隨著溫度升高，金屬中的正離子和原子本身振動的幅度加大，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率都會增加。5、以下各影響因素中，使成分過冷度增加的是 。A、液相中溫度梯度GL 增大B、晶體生長速度R增大 B、液相的溶質(zhì)擴散系數(shù)DL變大 C、平衡分配系數(shù)k0變大6、下圖中，5表示的點缺陷是 。A、弗蘭克爾空位B、肖脫基空位C、復(fù)合空位D、置換原子7、以下關(guān)于冷變形金屬的再結(jié)晶概念中不正確的是 。A、 再結(jié)晶是無畸變的等軸新晶逐漸取代變形晶的過程B、 金屬的強度、硬度下降，塑性、韌性回升，加工硬化消失C、 再結(jié)晶是形核、長大過程D、 晶體結(jié)構(gòu)和組織都發(fā)生了變化，是一個相變過程8、原子擴散過程

5、的驅(qū)動力是 。A、組元的濃度梯度 B、擴散的時間C、擴散的溫度 D、擴散的化學(xué)勢梯度9、合金凝固時，出現(xiàn)成分過冷的原因是 。A、由于溶質(zhì)再分配導(dǎo)致液固界面前沿溶質(zhì)分布不均勻，使熔體的實際溫度低于凝固溫度；B、由于溶質(zhì)再分配導(dǎo)致液固界面前沿溶質(zhì)分布不均勻，使熔體的實際溫度高于凝固溫度；C、液固界面前沿存在正溫度差；D、液固界面前沿存在負溫度差； 10、金屬凝固結(jié)晶時，冷卻的越快，其實際結(jié)晶溫度 。A、越高 B、越低 C、越接近于理論結(jié)晶溫度 D、不受影響。三、填空題：（本題共30個空格，每個空格0.5分，共15分）1、材料的結(jié)合鍵決定其彈性模量的高低，氧化物陶瓷材料以 鍵為主，結(jié)合鍵能 故其彈性

6、模量 ；金屬材料以 鍵為主，結(jié)合鍵能 故其彈性模量 ；高分子材料的分子鏈上是 鍵，分子鏈之間是 鍵，故其彈性模量 。2、通常，退火的冷卻方式為 ；正火冷卻的方式為 ；淬火的冷卻方 ?？?生 信 息 欄 系 專業(yè) 級 班級 姓名 學(xué)號 裝 訂 線3、金屬塑性變形的主要方式是 ，其次是 和 。滑移是沿著 面和 方向進行的。4、在20，45，T7，T12幾種含碳量不同的鋼中，塑韌性最好的是 ；焊接性能最好的是 ；淬透性最好的是 ；淬硬性最好的是 。5、下圖中表示的晶向指數(shù)是 ，晶面指數(shù)是 和 。 6、含有Ni,Cr,Mn等元素的合金鋼在淬后回火過程中可能出現(xiàn)第二類回火脆性，其原因是 。防止這類回火脆

7、性的措施之一是 。7、冷塑性變形的金屬材料在低溫回復(fù)階段，變形金屬的 濃度和電阻率降低，內(nèi)應(yīng)力 ，但其顯微組織和機械性能 。8、構(gòu)成陶瓷化合物的兩種元素的電負性差值越大，則化合物中離子鍵結(jié)合的比例 。四、簡答、計算題（本題共7題，共40分）1、（6%）名詞解釋：珠光體，細晶強化。2、（5%）試在體心立方晶胞中畫出（011）面和該面上的二個滑移方向，注明晶向指數(shù)。并寫出對應(yīng)的二個滑移系。3、（6%）用45鋼制造f10mm齒輪軸，成品硬度要求在2327HRC，加工工藝過程為：軋制熱處理1機加工熱處理2精加工。寫出各熱處理工序的名稱、目的、冷卻介質(zhì)和室溫組織。4、（6%）請問下圖中曲線1和曲線2是什

8、么曲線？試簡要說明固溶體合金生長形態(tài)與成分過冷的關(guān)系。5、（5%）碳原子在917°C 擴散進入純鐵，在1.0mm 深處達到某一濃度需要10小時。問在1000°C 同樣的擴散氣氛下在1.2mm深度達到相同的濃度需要多長時間？（碳原子在純鐵中的擴散激活能為137520J/mol，R=8.314J/mol.K，擴散方程的解為：）。6、（6%）試用固態(tài)相變動力學(xué)知識解釋共析鋼冷卻等溫轉(zhuǎn)變曲線與加熱等溫曲線形狀有何不同。7、（6%）試計算面心立方（FCC）晶體的晶格致密度。五、相圖題（本題共4題，共15分） 1、（5%）試45鋼平衡冷卻到在727°C時，試用杠桿定律計算（1

9、） 共析相變后組織中的先共析鐵素體和珠光體各占多少；（2） 共析相變后鐵素體相和滲碳體相各占多少。2、（3%）在下圖所示的成分三角形中，試問定用10kg的P成分合與與10kg的S成分合合熔化后的成分中A、B、C的質(zhì)量百分數(shù)各為多少？請在圖中標出表示M成分的點。3、（3%）已知，試畫出下列三元勻晶相圖的四個典型等溫截面投影圖。4、（4%）試畫出溫度小于1154°C，F(xiàn)e-Fe3C相圖中鋼部分的相圖，并在圖上示意性地繪出淬火熱處理時，零件加熱的加熱溫度區(qū)間。參考答案一、判斷題：（本題共10小題，每題1分，共10分）12345678910×ÖÖÖ&#

10、215;×Ö×ÖÖ二、 選擇題（本題共10小題，每題2分，共20分）12345678910BCDDBADDBBE、三、 填空題：（本題共30個空格，每個空格0.5分，共15分）1、 離子鍵或共價鍵 ； 最大 ； 最大 ； 金屬鍵； 較大 ； 較高 ； 共價 鍵， 分子 鍵； 較低 。2、爐冷； 空冷 ； 水冷或油冷。3、滑移 ， 孿生 和 扭折 。 滑移面 和 滑移方向 。4、 20鋼 ； 20鋼 ； T7鋼 ； T12鋼 。5、，和。6、 Sb、Sn、P等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界上偏聚 。 回火后快速冷卻 （減少雜質(zhì)，加Mo,只要求答對其中一個

11、） 。7、 點缺陷， 下降 ， 基本不變 。8、越大 。四、 簡答、計算題（本題共7題，共40分）1、（6%）答：珠光體是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的機械混合物。答：細晶強化是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，增大了位錯連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。 +3細晶強化是唯一的同時增大強度和塑性的強化機制。 2、（5%）答：滑移系： 3、（6%）答： 熱處理1 熱處理2熱處理名稱 完全退火 淬火+ 高溫回火（調(diào)質(zhì)） 目的 降低硬度， 獲得高硬度和調(diào)整硬度，增加塑性 改善切削性能 耐磨性 和韌性，獲得較好的綜合機械性能 冷卻介質(zhì) 爐冷 水冷 空冷 室溫組織 鐵素體+

12、珠光體 馬氏體 回火索氏體 4、（6%）答： 曲線1為液相內(nèi)的實際溫度 曲線2為由于溶質(zhì)再分配，液相內(nèi)濃度不同的各點對應(yīng)的液相凝固溫度。 隨著兩曲線相割量增加，成分過冷從無到有，從小到大，固溶體合金晶體生長形態(tài)由平面狀態(tài)®胞狀®枝晶狀®等軸枝晶狀轉(zhuǎn)變。 5、（5%）答：依題意，由擴散方程的解得， 所以， 又擴散系數(shù) ， 其中，（K），（K） 所以， （hr） 6、（6%）答：共析鋼冷卻時隨等溫轉(zhuǎn)變溫度降低，過冷度增大，相變推動力增大，但另一方面溫度降低，原子擴散能力降低，這兩個因素綜合作用的結(jié)果，導(dǎo)致等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線呈“C”型曲線。 共析鋼加熱等溫轉(zhuǎn)變曲線，隨等溫轉(zhuǎn)變溫度增加，過熱度增加，相變推動力增加，同時原子擴散能力也增加，不會出現(xiàn)“C”曲線。 7、（6%）解： FCC晶胞中原子數(shù) n