材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷(二)(帶答案)

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷（二）與參考答案一、名詞解釋（每小題1分，共10分）1 品加2. 間隙固溶體3 .臨界晶核4 枝晶偏析5. 離異共晶6. 反應(yīng)擴散7 臨界分切應(yīng)力8. 回復(fù)9. 調(diào)幅分解10. 二次硬化二、判斷正誤（每小題1分，共10分）正確的在括號內(nèi)畫“J”，錯誤的畫“X”1. 金屈中典熨的空間點陣有體心立方、面心立方和密排六方三種。（）2. 作用在位錯線上的力F的方向永遠垂苴于位錯線并指向滑移面上的未滑移區(qū)。（）3. 只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶，間隙固溶體則不能。（）4. 金屬結(jié)晶時，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系爛值減小，因此是一個自發(fā)過程。（）5. 固溶體凝固形

2、核的必要條件同樣是 Gb<0、結(jié)構(gòu)起伏和能最起伏。（）6. 三元相圖垂直截面的兩相區(qū)內(nèi)不適用杠桿定律。（）7. 物質(zhì)的擴散方向總是與濃度梯度的方向相反。（）8. 塑性變形時，滑移而總是晶體的密排而，滑移方向也總是密排方向。（）9. 和液固轉(zhuǎn)變一樣，固態(tài)相變也有驅(qū)動力并要克服阻力，【大I此兩種轉(zhuǎn)變的難易程度相似。（）10. 除Co以外，兒乎所有溶入奧氏體中的介金元素都能使C曲線左移，從而增加鋼的淬透性。（）三、作圖題(每小題5分，共15分)1. 在簡單立方晶胞中標出具有下列密勒指數(shù)的晶而和晶向：町立方晶系(421), (123), 2fi； b)六方晶系(2111), 21i3o2. 設(shè)面

3、心立方晶體中的(lii)為滑移面，位錯滑移后的滑移矢量為-liolo2(1) 在晶胞中畫出柏氏矢站為的方向并計算出其大小。(2) 在晶胞中畫出引起該滑移的刃型位錯和螺犁位錯的位錯線方向， 并寫出此二位錯線的晶向指數(shù)。3. 如下圖所示,將一鍥形銅片置于間距恒定的兩軋轆間軋制。試畫出軋 制后銅片經(jīng)再結(jié)晶后晶粒大小沿片長方向變化的示意圖。四、相圖分析(共20分)(1)就Fe-Fe3C相圖,回答下列問題：1. 默畫出Fe-Fe3C相圖，用相組成物填寫相圖；2. 分析含碳M：為1 .Owt%的過共析鋼的平衡結(jié)晶過程，并繪出室溫組織 示意圖。3. 計算相圖中二次滲碳體和三次滲碳體可能的最大含鼠。4. 已知

4、某鐵碳合金室溫時的相組成物為鐵素體和滲碳體，鐵素體占 82%,試求該合金的含碳最和組織組成物的相對最。(2)右圖為固態(tài)有限互溶三元共晶相圖的投影圖，請回答下列問題：1. 指出三個液相面的投影區(qū);2. 指出線和E點表示的意 義；C13. 分析合金N的平衡結(jié)晶過 程。五、在870°C比在930"C滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小乂可得到校細的晶粒， 碳任 7 鐵中的 Do=2.0xlo-5m2/s，2=140xlo3J/mol,i|!f計算：（10 分）（a）870°C時碳在1鐵中的擴散系數(shù)；（b）將滲層加深一倍需多長時間？（c）若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚度的最度，則在

5、930°C滲碳10小時的滲層厚 度為870°C滲碳10小時的多少倍？（氣體常數(shù)/?=8.314J/molK,滲層厚陵6= a帀）六、簡答題（每題4分，共20分）1. 說明柏氏欠鼠的確定方法，如何利用柏氏矢量和位錯線來判斷位 錯的類型？2. 簡要說明成分過冷的形成及其對尚溶體組織形態(tài)的影響。3. 為什么晶粒細化既能提高強度，也能改善型性和韌性？4. 共析鋼的奧氏體化有兒個主耍過程？合金元索對奧氏體化過程有什 么影響？5. 提高鋼材耐蝕牲的主要方法有哪些？為什么說Cr是不銹鋼中繪重要 的合金元素？七、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

6、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)物的需稱、相變類型、 組織形態(tài)和性能特點；3. 在£、V2、仏、V.冷卻速度下,各得到何種組織?4. 指出與V】、V2> £、必相對應(yīng)的熱處理匸藝名稱是什么？8 寸 16)參考答案八、名詞解釋（每小題1分，共10分）1. 晶胞：能完全反映晶格特征的最小兒何單元.2間隙固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格間隙形成的固溶體.3. 臨界晶核：半徑為“的晶胚（r<m晶胚會消失，晶胚可長成晶核.4. 枝晶偏析：固溶體非平衡凝固時不同時刻結(jié)晶的固相成分不同導(dǎo)致樹枝晶內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)彖（或樹枝

7、晶晶軸含高熔點組元較多，晶 枝間低熔點組元較多的現(xiàn)象）.5. 離異共晶：兩相分離的共晶組織.6. 反應(yīng)擴散：通過擴散使溶質(zhì)組元超過固溶極限而不斷生成新相的擴散過程稱為反應(yīng)擴散.7. 臨界分切應(yīng)力：作用r滑移系上并使其沿滑移方面開始滑移的般小分切應(yīng)力.&回復(fù)：組織（晶粒外形）改變前在晶粒內(nèi)發(fā)生的某些結(jié)構(gòu)和性能的變化過 程.9. 調(diào)幅分解：通過擴散偏聚由一種固溶體分解成與母相結(jié)構(gòu)相同而成分不同的兩種固溶體.10. 二次硬化：高溫回火時回火硬度高于淬火硬度的現(xiàn)象.九、判斷正誤（每小題1分，共10分）正確的在括號內(nèi)畫“J”，錯誤的畫“X”1. 金屬中典世的空間點陣有體心立方、面心立方和密排六方

8、三種。（X）2. 作用在位錯線上的力F的方向永遠垂苴于位錯線并指向滑移面上的未滑移區(qū)。（J）3. 只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶，間隙固溶體則不能。3）4. 金屬結(jié)晶時，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系爛值減小，因此是一個自發(fā)過程。（X）5. 固溶體凝固形核的必要條件同樣是 Gb<0、結(jié)構(gòu)起伏和能暈起伏。（X）6. 三元相圖垂肖截面的兩相區(qū)內(nèi)不適用杠桿定律。（J）7. 物質(zhì)的擴散方向總是與濃度梯度的方向相反。（X）8. 塑性變形時，滑移面總是晶體的密排而，滑移方向也總是密排方向。（V）9. 和液固轉(zhuǎn)變一樣，固態(tài)相變也有驅(qū)動力并?？朔枇?，因此兩種轉(zhuǎn)變的難易程度相似。（X

9、）10. 除Co以外，兒乎所有溶入奧氏體中的介金元素都能使C曲線左移，從而增加鋼的淬透性。（X）十、作圖題（每小題5分，共15分）1. 在簡單立方晶胞中標出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：a)立方晶系(421), (123), 2U； b)六方晶系(2U1), 2U3o(略)2. 設(shè)面心立方晶體中的(lii)為滑移面，位錯滑移后的滑移矢量為-liolo2(1) 在晶胞中畫出柏氏矢的方向并計算出其大小。|b|二a/2(2) 在晶胞中畫出引起該滑移的刃型位錯和螺型位錯的位錯線方向， 并寫出此二位錯線的晶向指數(shù)。刃型位錯：(112),螺型位錯G10)3. 如下圖所示，將一鍥形銅片置丁間距恒定的兩軋餛間

10、軋制。試畫出軋 制后銅片經(jīng)再結(jié)晶后晶粒大小沿片長方向變化的示意圖。(略)十一、相圖分析(共20分)(1)就Fe-FesC相圖，回答下列問題：1. 默畫出Fe-FesC相圖，用相組成物填寫相圖；(略)2. 分析禽碳量為1 .Owt%的過共析鋼的平衡結(jié)晶過程，并繪出室溫組織 示意圖。LTL+ Y Y T Y +FesC|TP+FesCn3. 計算相圖中二次滲碳體和三次滲碳體可能的最大含最。FesCn = (2. 11-0. 77)/(6. 69-0. 77)=22. 6%FesC滬(0. 0218-0. 00001)/(6. 69-0. 00001)=0. 325%4. 己知某鐵碳合金室溫時的相組

11、成物為鐵素體和滲碳體，鐵素體占 82%,試求該合金的含碳臺和組織組成物的相對量。Wc=1.2%,P=92.7%, FesC=7. 3%右圖為固態(tài)有限互溶三元共晶相 圖的投影圖，請回答下列問題：4. 指出三個液相而的投影區(qū)；5. 指出esE線和E點表示的意 義；6. 分析合金N的平衡結(jié)晶過 程。答:1. AeiEqA、Be?EeiB> gEC2. e3E線：a與Y的共晶線，E點：三兀(四相)共晶點。3 N 點合金：Y9LTB + Y 今 LTa+B + Y十二、在870°C比在930"C滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小乂可得到較細的晶 粒,碳在丫 鐵中的 Do=2.0xlO

12、'5m2/s,g=140xl03J/mol,請計算:(10 分)(a) 870°C時碳在7鐵中的擴散系數(shù)；(b) 將滲層加深一倍需多長時間？(c) 若觀定0.3%C作為滲碳層厚度的戢度，則在930°C滲碳10小時的滲層厚 度為870°C滲碳10小時的多少倍？(氣體常數(shù)/?=8.314J/molK,滲層厚度8 = a/5i)(a) Ds7or=7.98X10*12nf/s(b) 4倍時間(c) 1.44 倍十三、簡答題(每題4分，共20分)1. 說明柏氏矢最的確定方法，如何利用柏氏矢暈和位錯線來判斷位 錯的類型？答：首先在位錯線周圍作一逆時針回路,然后在無位

13、錯的晶格內(nèi)作同 樣的冋路，該冋路必不閉合，連接終點與起點即為柏氏矢最.位 錯線與柏氏矢最垂肖的是刃型位錯，平行的是螺型位錯.2. 簡耍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，由丁溶質(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.3. 為什么晶粒細化既能提高強度，也能改善塑性和韌性？答：晶粒細化減小品粒尺寸,增加界而面積，而晶界阻礙位錯運動，提 高強度；晶粒數(shù)帚:增加，塑性變形分布更為均勻，塑性提高；晶 界多阻礙裂紋擴展，改善韌性.4. 共析鋼的奧氏體化有兒個主要過程？合金元素對奧氏體化過程有什 么影響？答：共析鋼奧氏體化有4個主耍過程：奧氏體形成、滲碳體溶解、奧 氏

14、體均勻化、晶粒長大。合金元素的主要影響通過碳的擴散體現(xiàn), 碳化物形成元素阻礙碳的擴散，降低奧氏體形成、滲碳體溶解、 奧氏體均勻化速度。5. 提高鋼材耐蝕性的主耍方法有哪些？為什么說Cr是不銹鋼中最朿要 的合金元素？答：提爲加材耐蝕性的主耍方法有：在表而形成致密氧化膜、提髙基 體電極電位、形成單相組織。Cr可形成表而致密氧化膜CpOs, 可提高電極電位，可形成單相鐵素體。十四、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？弓出各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的名稱、相變類熨、 組織形態(tài)和性能特點；3. 在£、V2、V$、V.冷卻速度下，各得到何種組織？4. 指岀與V】、V： Vs、必相對應(yīng)的熱處理工藝名稱是什么?答：1.A1線一共析線:Ms-馬氏體轉(zhuǎn)變開始線：1線一過冷奧氏體向鐵素