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

材料科學(xué)基礎(chǔ)C小考10/10/1DalianJiaotongUniversity第1頁(yè)一、名詞解釋馬氏體固溶體固溶強(qiáng)化調(diào)質(zhì)處理變質(zhì)處理細(xì)晶強(qiáng)化萊氏體退火正火冷處理10/10/2DalianJiaotongUniversity第2頁(yè)二、填空（40個(gè)空）1）布拉菲點(diǎn)陣共有

種，歸納為

個(gè)晶系；面心立方結(jié)構(gòu)單個(gè)晶胞中原子數(shù)為

，密排六方結(jié)構(gòu)單個(gè)晶胞中原子數(shù)為

。2）金屬結(jié)晶熱力學(xué)條件是

，結(jié)構(gòu)條件是

，確保晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)條件是

。3）晶粒大小對(duì)金屬性能有很大影響，細(xì)化結(jié)晶晶粒度慣用方法有：_______、_______、_______。4）共析鋼奧氏體形成過(guò)程分為四個(gè)階段，依次為_(kāi)________，____________，______________，___________。5）鋼中馬氏體兩種基本形態(tài)為_(kāi)____________，___________；含碳量較高時(shí)，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(yè)6）幾乎全部合金元素溶入奧氏體都會(huì)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_(kāi)_______結(jié)構(gòu)，奧氏體具為_(kāi)_______結(jié)構(gòu)，滲碳體具為_(kāi)_______結(jié)構(gòu)。8）冷變形金屬在退火過(guò)程中，伴隨溫度升高，依次會(huì)發(fā)生__________，___________和______________三個(gè)過(guò)程。9）在鐵碳合金中，伴隨碳含量增加，滲碳體相對(duì)量____。滲碳體作為一個(gè)組織有五種形式，分別稱為_(kāi)__________，_________，____________，____________，__________。10）按位錯(cuò)線與柏氏矢量之間關(guān)系，晶體中位錯(cuò)可分為

_______、_______和______三大類。單位長(zhǎng)度位錯(cuò)能量與

______成正比。10/10/4DalianJiaotongUniversity第4頁(yè)三、判斷題1．二元合金二相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行；三元合金三相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行。（）2．伴隨含碳量增加鐵碳合金強(qiáng)度、硬度一直是增加。（）3．熱處理強(qiáng)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(lái)強(qiáng)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(yè)7．從擴(kuò)散角度講，珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。（）8．置換固溶體較間隙固溶體固溶強(qiáng)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(jiǎn)明回答1．為何晶粒越細(xì)鋼強(qiáng)度、硬度越高而且塑性、韌性越好？2．塑性變形對(duì)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(yè)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?jī)上鄥^(qū)及三相恒溫轉(zhuǎn)變線；2）平衡凝固時(shí)，計(jì)算A-25B(wt％)合金(y'y線)凝固后初晶β相在鑄錠中相對(duì)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(yè)

六、依據(jù)A-B-C三元共晶投影圖，分析合金O結(jié)晶過(guò)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(yè)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(yè)試題參考解答10/10/10DalianJiaotongUniversity第10頁(yè)一、名詞解釋馬氏體：過(guò)冷奧氏體在較低溫下經(jīng)過(guò)切變進(jìn)行點(diǎn)陣重構(gòu)，而無(wú)成份改變非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。鋼中馬氏體實(shí)際上是碳在α-Fe中過(guò)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(qiáng)化：經(jīng)過(guò)形成固溶體使材料強(qiáng)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(jìn)形成大量非均勻晶核來(lái)細(xì)化晶粒方法。細(xì)晶強(qiáng)化：經(jīng)過(guò)細(xì)化晶粒增加晶界提升強(qiáng)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(yè)退火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)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(dāng)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(yè)二、填空（40個(gè)空）1）布拉菲點(diǎn)陣共有14種，歸納為7個(gè)晶系；面心立方結(jié)構(gòu)單個(gè)晶胞中原子數(shù)為4，密排六方結(jié)構(gòu)單個(gè)晶胞中原子數(shù)為6。2）金屬結(jié)晶熱力學(xué)條件是過(guò)冷，結(jié)構(gòu)條件是結(jié)構(gòu)起伏，確保晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)條件是形核功。3）晶粒大小對(duì)金屬性能有很大影響，細(xì)化結(jié)晶晶粒度慣用方法有：增大過(guò)冷度、變質(zhì)處理、攪拌。4）共析鋼奧氏體形成過(guò)程分為四個(gè)階段，依次為奧氏體形核，奧氏體長(zhǎng)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(shí)，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(yè)6）幾乎全部合金元素溶入奧氏體都會(huì)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(fù)雜正交結(jié)構(gòu)。8）冷變形金屬在退火過(guò)程中，伴隨溫度升高，依次會(huì)發(fā)生回復(fù)，再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)過(guò)程。9）在鐵碳合金中，伴隨碳含量增加，滲碳體相對(duì)量增加。碳體作為一個(gè)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(cuò)線與柏氏矢量之間關(guān)系，晶體中位錯(cuò)可分為刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)和混合型位錯(cuò)三大類。單位長(zhǎng)度位錯(cuò)能量與Gb2

成正比。10/10/14DalianJiaotongUniversity第14頁(yè)三、判斷題1．二元合金二相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行；三元合金三相平衡轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)行。（）2．伴隨含碳量增加鐵碳合金強(qiáng)度、硬度一直是增加。（）3．熱處理強(qiáng)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(lái)強(qiáng)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(yè)7．從擴(kuò)散角度講，珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。（）8．置換固溶體較間隙固溶體固溶強(qiáng)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(jiǎn)明回答1．為何晶粒越細(xì)鋼強(qiáng)度、硬度越高而且塑性、韌性越好？答：晶粒越細(xì)，晶界總面積越多，晶界妨礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提升塑性變形抗力，所以強(qiáng)度、硬度越高。晶粒越細(xì)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(qiáng)度和塑性同時(shí)提升，故韌性也提升。10/10/16DalianJiaotongUniversity第16頁(yè)2．塑性變形對(duì)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(zhǎng)，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(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提升。10/10/17DalianJiaotongUniversity第17頁(yè)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?jī)上鄥^(qū)及三相恒溫轉(zhuǎn)變線；2）平衡凝固時(shí)，計(jì)算A-25B(wt％)合金(y'y線)凝固后初晶β相在鑄錠中相對(duì)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(zhǎng)+α、L+β、α+β（如圖）；三相恒溫線為FTEG。L+αL+βα+β10/10/18DalianJiaotongUniversity第18頁(yè)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(shí)間LL→β初L→(α+β)共β初→αⅡβ初αⅡ(α+β)共10/10/19DalianJiaotongUniversity第19頁(yè)六、依據(jù)A-B-C三元共晶投影圖，分析合金O結(jié)晶過(guò)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(yè)解：用冷卻曲線分析結(jié)晶過(guò)程，如圖LL+BL+B+C計(jì)算相對(duì)量B(B+C)共晶(A+B+C)共晶結(jié)晶過(guò)程L+A+B+CB+(B+C)+(A+B+C)0tT組織：10/10/21DalianJiaotongUniversity第21頁(yè)相：BACEE1E3E2Obc10/10/22DalianJiaotongUniversity第22頁(yè)變溫截面bBL+BL+CA+B+CLBACEE1E3E2ObgL+B+CL+A+C10/10/23DalianJiaotongUniversity第23頁(yè)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(