山東大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)試題庫(kù)

山東大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)試題庫(kù)1、鐵素體、奧氏體、珠光體、馬氏體、貝氏體、萊氏體2、共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、包晶轉(zhuǎn)變、包析轉(zhuǎn)變

3、晶面族、晶向族4、有限固溶體、無(wú)限固溶體5、晶胞

6、二次滲碳體7、回復(fù)、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶8、晶體結(jié)構(gòu)、空間點(diǎn)陣9、相、組織10、不平衡共晶、偽共晶、離異共晶11、臨界變形度12、淬透性、淬硬性13、固溶體置換固溶體間隙固溶體

14、均勻形核、非均勻形核15、成分過(guò)冷16、共析（共析）（包晶）反應(yīng)17、臨界晶核18、枝晶偏析19、鋼的退火，正火，淬火，回火20、反應(yīng)擴(kuò)散21、臨界分切應(yīng)力22、調(diào)幅分解23、二次硬化24、上坡擴(kuò)散25、負(fù)溫度梯度30、柏氏矢量

描述位錯(cuò)特征的一個(gè)重要矢量，它集中反映了位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，也是位錯(cuò)掃過(guò)后晶體相對(duì)滑動(dòng)的量。31、柯氏氣團(tuán)32、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶33、交滑移攀移34、相組織35、線缺陷36、熱加工冷加工37、全位錯(cuò)不全位錯(cuò)38、位錯(cuò)反應(yīng)39、相律40、相圖

描述各相平衡存在條件或共存關(guān)系的圖解，也可稱為平衡時(shí)熱力學(xué)參量的幾何軌跡。41、點(diǎn)陣畸變

在局部范圍，原子偏離其正常的點(diǎn)陣位置，造成點(diǎn)陣畸變。42、過(guò)冷度

相變過(guò)程中冷卻到相變點(diǎn)以下某個(gè)溫度后發(fā)生轉(zhuǎn)變，平衡相變溫度與該實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度之差稱過(guò)冷度。43、形變織構(gòu)

多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)的現(xiàn)象。44、二次再結(jié)晶

再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。45、滑移系

晶體中一個(gè)滑移面及該面上的一個(gè)滑移方向的組合稱一個(gè)滑移系。46、孿生

晶體受力后，以產(chǎn)生孿晶的方式進(jìn)行的切變過(guò)程。47、刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)模型

將晶體上半部切開，插入半個(gè)晶面，再粘合起來(lái)；這樣，在相當(dāng)于刃端部為中心線的附近一定范圍，原子發(fā)生有規(guī)則的錯(cuò)動(dòng)。其特點(diǎn)是上半部受壓，下半部受拉。這與實(shí)際晶體中的刃型位錯(cuò)造成的情景相同，稱刃型位錯(cuò)模型。同樣，將晶體的前半部切開，以刃端為界使左右兩部分沿上下發(fā)生一個(gè)原子間距的相對(duì)切變，再粘合起來(lái)，這時(shí)在已切動(dòng)和未切動(dòng)交界線附近，原子錯(cuò)動(dòng)情況與真實(shí)的螺位錯(cuò)相似，稱螺型位錯(cuò)模型。48、晶界與界面能

晶界是成分結(jié)構(gòu)相同的同種晶粒間的界面。界面上的原子處在斷鍵狀態(tài)，具有超額能量。平均在界面單位面積上的超額能量叫界面能。49、形變織構(gòu)

多晶形變過(guò)程中出現(xiàn)的晶體學(xué)取向擇優(yōu)現(xiàn)象。50、二次再結(jié)晶

再結(jié)晶結(jié)束后正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生少數(shù)晶粒異常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。

51、淬透性與淬硬性：淬透性指合金淬成馬氏體的能力，主要與臨界冷卻有關(guān)，大小用淬透層深度表示。而淬硬性指淬火后能達(dá)到的最高硬度。主要與鋼中的碳含量有關(guān)。

（1）滑移臨界分切應(yīng)力（2）金屬鍵（3）中間相（4）布喇菲點(diǎn)陣（5）再結(jié)晶溫度（6）滑移系（7）位錯(cuò)（8）二次再結(jié)晶（9）偏析（10）馬氏體相變

1，滑移臨界分切應(yīng)力：滑移系開動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力；它是一個(gè)定值，與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，與外力取向無(wú)關(guān)。

2，金屬鍵：自由電子與原子核之間靜電作用產(chǎn)生的鍵合力。

3，中間相：合金中組元之間形成的、與純組元結(jié)構(gòu)不現(xiàn)的相。在相圖的中間區(qū)域。4，布喇菲點(diǎn)陣：除考慮晶胞外形外，還考慮陣點(diǎn)位置所構(gòu)成的點(diǎn)陣?；颍撼紤]旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性外，還考慮平移對(duì)稱性，經(jīng)有心化后構(gòu)成的全部陣點(diǎn)。

5，再結(jié)晶溫度：形變金屬在一定時(shí)間內(nèi)剛好完成再結(jié)晶的最低溫度。6，滑移系：晶體中一個(gè)可滑移面及該面上一個(gè)滑移晶向合稱一個(gè)滑移系。

7，位錯(cuò)：是晶體內(nèi)的一種線缺陷，其特點(diǎn)是沿一條線方向原子有規(guī)律地發(fā)生錯(cuò)排，這種缺陷用一線方向和一個(gè)柏氏矢量共同描述。

8，二次再結(jié)晶：不規(guī)則結(jié)晶結(jié)束后，正常長(zhǎng)大過(guò)程被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒反常長(zhǎng)大的現(xiàn)象。

9，偏析：合金中化學(xué)成分的不均勻性。

10，馬氏體相變：其過(guò)程遵循無(wú)擴(kuò)散、切變方式的相轉(zhuǎn)變。

成分過(guò)冷再結(jié)晶空間點(diǎn)陣間隙相成分過(guò)冷反應(yīng)擴(kuò)散連續(xù)脫溶上坡擴(kuò)散不連續(xù)脫熔加工硬化偽共晶

非均質(zhì)形核――依靠外來(lái)夾雜或型壁界面所提供的異質(zhì)界面非自發(fā)地形核，稱為異質(zhì)形核，或非均質(zhì)形核。

成分過(guò)冷――由固―液界面前方溶質(zhì)的再分配引起的過(guò)冷。

定向凝固――又稱定向結(jié)晶，是使金屬或合金在熔體中定向生長(zhǎng)晶體的一種工藝方法。選擇

1、在柯肯達(dá)爾效應(yīng)中，標(biāo)記漂移主要原因是擴(kuò)散偶中_____。

A、兩組元的原子尺寸不同B、僅一組元的擴(kuò)散C、兩組元的擴(kuò)散速率不同2、在二元系合金相圖中，計(jì)算兩相相對(duì)量的杠桿法則只能用于_____。A、單相區(qū)中B、兩相區(qū)中C、三相平衡水平線上3、鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無(wú)_____。A、萊氏體B、珠光體C、鐵素體4、原子擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是_____。

A、組元的濃度梯度B、組元的化學(xué)勢(shì)梯度C、溫度梯度5、在置換型固溶體中，原子擴(kuò)散的方式一般為_____。A、原子互換機(jī)制B、間隙機(jī)制C、空位機(jī)制

6、在晶體中形成空位的同時(shí)又產(chǎn)生間隙原子，這樣的缺陷稱為_____。A、肖脫基缺陷B、弗蘭克爾缺陷C、線缺陷7、理想密排六方結(jié)構(gòu)金屬的c/a為_____。A、1.6B、23√(2/3)C、√(2/3)

8、在三元系相圖中，三相區(qū)的等溫截面都是一個(gè)連接的三角形，其頂點(diǎn)觸及_____。A、單相區(qū)B、兩相區(qū)C、三相區(qū)

9、有效分配系數(shù)Ke表示液相的混合程度，其值范圍是_____。（其中Ko是平衡分配系數(shù)）A、1<ke><k0b、ko<ke<1c、ke<k0<110、面心立方晶體的孿晶面是_____。a、{112}b、{110}c、{111}<p></k0></ke>

11、形成臨界晶核時(shí)體積自由能的減少只能補(bǔ)償表面能的_____。A、1/3B、2/3C、3/412、金屬結(jié)晶過(guò)程中（）：

a、臨界晶核半徑越大，形核越易；b、臨界晶核形成功越大，形核越易；c、過(guò)冷度越大，形核越易；d、均質(zhì)形核比非均質(zhì)形核容易。13、三元相圖中（）：

a、垂直截面圖上可應(yīng)用杠桿定律；b、垂直截面圖上三相區(qū)域?yàn)橹边吶切?；c、四相共晶反應(yīng)平面在成份投影圖上為曲邊四邊形；d、四相反應(yīng)為等溫反應(yīng)。14、

1下列對(duì)金屬鍵描述正確的是：

A無(wú)方向性和飽和性B有方向性和飽和性C有方向性無(wú)飽和性D無(wú)方向性有飽和性2下列對(duì)晶體與非晶體描述正確的是：

A晶體有熔點(diǎn)和性能的各向異性；非晶體有熔點(diǎn)和性能的各向同性B晶體有熔點(diǎn)和性能的各向異性；非晶體沒有熔點(diǎn)，性能為各向同性C晶體沒有熔點(diǎn)和性能的各向異性;非晶體有熔點(diǎn)，性能為各向同性D晶體有熔點(diǎn)和性能的各向異性;非晶體也有熔點(diǎn)和性能的各向異性

3金屬的典型晶體結(jié)構(gòu)有面心立方、體心立方和密排六方三種，它們的晶胞中原子數(shù)分別為：A4；2；6B6；2；4C4；4；6D2；4；64關(guān)于間隙固溶體與間隙化合物說(shuō)法正確的是：A二者在結(jié)構(gòu)方面不同B二者力學(xué)性能相近C二者結(jié)合鍵相同D二者物理性能相近

5柏氏矢量是表示位錯(cuò)特征的矢量，但它不能用于：

A判斷位錯(cuò)性質(zhì)B表示位錯(cuò)的能量C判斷位錯(cuò)反應(yīng)D表示位錯(cuò)密度6晶界不包括：

A大角度晶界B小角度晶界C孿晶界D表面7下列對(duì)液－固粗糙界面描述正確的是：A微觀粗糙，宏觀平整B微觀粗糙，宏觀粗糙C微觀平整，宏觀粗糙D微觀平整，宏觀平整8能得到非晶態(tài)合金的技術(shù)是：

A定向凝固技術(shù)B尖端形核技術(shù)C急冷凝固技術(shù)D垂直提拉技術(shù)9合金與純金屬結(jié)晶的不同點(diǎn)是：

A需要過(guò)冷B需要能量起伏C需要成分起伏D需要結(jié)構(gòu)起伏10下列不屬于Fe-Fe3C相圖中的組成相是：A鐵素體B奧氏體C滲碳體D石墨11Fe-Fe3C相圖的組元是：

AFe和Fe3CBFe和CC鐵素體和Fe3CD奧氏體和Fe3C12隨含碳量的提高，熱軋鋼力學(xué)性能的變化規(guī)律是：A強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性降低B強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性升高C強(qiáng)度先升后降D強(qiáng)度先降后升

13下列不屬于鑄錠中宏觀偏析的是：

A正常偏析B枝晶偏析C反常偏析D比重偏析14晶體塑性變形時(shí)，不能通過(guò)刃型位錯(cuò)進(jìn)行：A單滑移B多滑移C交滑移D晶體轉(zhuǎn)動(dòng)15晶粒大小對(duì)金屬的性能有重要影響。晶粒越小，

A金屬的強(qiáng)度越高，塑性越好B金屬的強(qiáng)度越高，塑性越差C金屬的強(qiáng)度越低，塑性越好D金屬的強(qiáng)度越低，塑性越差16對(duì)金屬冷沖壓成型時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生“制耳”，其形成原因是：A殘余應(yīng)力B變形織構(gòu)C加工硬化D晶格畸變17用于降低冷變形金屬中的內(nèi)應(yīng)力的方法是：A低溫回火B(yǎng)回復(fù)退火C再結(jié)晶退火D高溫回火18在熱加工過(guò)程中，一般不發(fā)生：

A動(dòng)態(tài)回復(fù)B動(dòng)態(tài)再結(jié)晶C靜態(tài)再結(jié)晶D加工硬化19固態(tài)相變比液－固相變困難的主要原因是：

A固態(tài)相變的溫度低B固態(tài)相變時(shí)有應(yīng)變能的額外增加C固態(tài)相變時(shí)沒有擴(kuò)散D固態(tài)相變時(shí)有界面自由能的升高20用于調(diào)整低碳鋼的硬度和改善其切削加工性能的熱處理工藝是：A完全退火B(yǎng)球化退火C正火D回火二、多項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1下列對(duì)金屬特性描述正確的是：A有良好的延展性B有良好的導(dǎo)電性C有良好的導(dǎo)熱性D具有金屬光澤2下列對(duì)空間點(diǎn)陣描述正確的是：

A空間點(diǎn)陣中的點(diǎn)代表原子的中心B空間點(diǎn)陣中每一點(diǎn)周圍的環(huán)境都相同C有無(wú)限多種D可分屬7個(gè)晶系3固溶體材料中常見的組成相，下列描述正確的是：

A固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑相同B固溶體的溶質(zhì)原子只能占據(jù)溶劑的間隙位置C固溶體中的原子可形成有序分布D溶質(zhì)原子的固溶度是有限的4空位是晶體中一種典型的點(diǎn)缺陷，下列說(shuō)法正確的是：A在點(diǎn)陣中形成拉應(yīng)力場(chǎng)B在一定溫度下沒有一定的平衡濃度C使電阻增大D可提高屈服強(qiáng)度5位錯(cuò)是晶體中的線缺陷，實(shí)際上位錯(cuò)：

A是晶體滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界B是一個(gè)管道狀缺陷區(qū)C可以在晶體內(nèi)部中止D是一種熱力學(xué)平衡的缺陷6面缺陷包括：

A表面B晶界C相界D溶質(zhì)原子7下列對(duì)金屬結(jié)晶描述正確的是：

A包括形核－長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程B溫度低于熔點(diǎn)才能進(jìn)行C需要能量起伏D需要結(jié)構(gòu)起伏8細(xì)化金屬鑄件晶粒的方法有：

A提高過(guò)冷度B變質(zhì)處理C振動(dòng)和攪拌D高溫慢速澆鑄9二元相圖中有一些重要的幾何規(guī)律，主要有：

A相鄰相區(qū)的相數(shù)差1B三相平衡區(qū)是一條水平線

C相圖中兩條水平線之間是兩相區(qū)D單相區(qū)邊界線的延長(zhǎng)線應(yīng)進(jìn)入相鄰的兩相區(qū)10共晶系合金在快速冷卻條件下，可得到：A偽共晶組織B不平衡共晶組織C離異共晶組織D包晶組織

11Fe-Fe3C相圖中有三條水平線，它們表示的相變是：A合晶轉(zhuǎn)變B包晶轉(zhuǎn)變C共晶轉(zhuǎn)變D共析轉(zhuǎn)變12常見的鑄錠三區(qū)包括：

A細(xì)晶區(qū)B等軸晶區(qū)C微晶區(qū)D柱狀晶區(qū)13金屬塑性變形的主要方式有：A滑移B攀移C孿生D扭折

14多晶體塑性變形與單晶體塑性變形的不同之處是：

A多晶體塑性變形不能以孿生的方式進(jìn)行B多晶體塑性變形時(shí)有晶粒的阻礙作用C多晶體塑性變形需要晶粒間的變形協(xié)調(diào)D多晶體的塑性變形能力較差15金屬的塑性變形將使其組織和性能發(fā)生變化，如：A晶粒被拉長(zhǎng)B強(qiáng)度、硬度升高C位錯(cuò)密度降低D抗蝕性下降16為提高金屬的強(qiáng)度，可采取下列措施：

A固溶處理B彌散處理C制造單晶D細(xì)化晶粒

17再結(jié)晶退火常用于恢復(fù)冷變形金屬的變形能力，下列描述正確的是：

A再結(jié)晶可使冷變形金屬恢復(fù)到變形前的狀態(tài)B再結(jié)晶包括形核－長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程C再結(jié)晶使金屬晶格類型發(fā)生了變化D再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是變形儲(chǔ)存能18鋼的滲碳在奧氏體中而不在鐵素體中進(jìn)行，是因?yàn)椋篈奧氏體中的間隙大B奧氏體的溫度高C奧氏體中碳的飽和溶解度大D奧氏體的間隙總量多19描述奧氏體化后晶粒大小的參數(shù)主要有：

A起始晶粒度B終了晶粒度C本質(zhì)晶粒度D實(shí)際晶粒度20馬氏體高強(qiáng)度高硬度的主要原因是：

A固溶強(qiáng)化B相變強(qiáng)化C時(shí)效強(qiáng)化D形變強(qiáng)化

選擇題:（每題1分）

1．當(dāng)加熱到A3溫度，亞共析鋼中的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，這種轉(zhuǎn)變可稱為（）。

A．同素異晶轉(zhuǎn)變B.重結(jié)晶D.再結(jié)晶E.結(jié)晶

2．若面心立方晶體的晶格常數(shù)為a，則其八面體間隙（）。A．是不對(duì)稱的B.是對(duì)稱的C.位于面心和棱邊中點(diǎn)D.位于體心和棱邊中點(diǎn)3.在912℃（其晶格常數(shù)為0.02464nm）轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄆ渚Ц癯?shù)為0.0486nm）時(shí)的休積（）。

A膨脹；B收縮；C不變；D不能確定4.滲碳體是一種（）

A間隙相；B金屬化合物；C間隙化合物D固溶體

5.六方晶系的晶向指數(shù)，若改用四坐標(biāo)軸的密勒指數(shù)標(biāo)定，可表示為（）。A；B；C；D＝1負(fù)210；

6.晶面（110）和（1負(fù)11）所在的晶帶，其晶帶軸的指數(shù)為（）A負(fù)112B1負(fù)12C02負(fù)1D0負(fù)12

7.對(duì)于平衡狀態(tài)下的亞共析鋼，隨著含碳量的增加，其A．硬度，強(qiáng)度均升高B。硬度下降，塑性升高C．塑性，韌性均下降D。強(qiáng)度塑性均不變

8.固溶體合金與共晶合金相比，固溶體合金通常具有如下特性A．鑄造性好B。鍛造性好C。焊接性好D。機(jī)械加工性好9．含碳量1％的碳鋼平衡結(jié)晶到室溫，則在室溫下該合金中

A相組成物為鐵素體和滲碳體B。組織組成物是鐵素體和二次滲碳體C珠光體含量為96％D鐵素體總含量為85%10為獲得細(xì)小的晶粒的鋁合金，可采用如下工藝

A固溶處理B變質(zhì)處理C調(diào)質(zhì)處理D冷變形和中間退火11.經(jīng)冷變形的金屬隨后加熱到一定溫度將會(huì)發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶，這是一個(gè)A低位錯(cuò)密度的晶粒取代高位錯(cuò)密度的晶粒的過(guò)程B也是一個(gè)形核和長(zhǎng)大的過(guò)程C是一個(gè)典型的固態(tài)相變的過(guò)程D也是重結(jié)晶過(guò)程12.下貝氏體是

A含碳量飽和的單相鐵素體B呈現(xiàn)竹葉狀

C呈現(xiàn)羽毛狀D含碳過(guò)飽和的片狀鐵素體和碳化物組成的復(fù)相組織

13鑄鐵和碳鋼的主要區(qū)別在于組織中是否有A滲碳體B珠光體C鐵素體D萊氏體14調(diào)幅分解是固溶體分解的一種特殊形式A一種多晶形轉(zhuǎn)變B形核和長(zhǎng)大的過(guò)程C無(wú)形核的直接長(zhǎng)大過(guò)程

D一種固溶體分解位成分不同而結(jié)構(gòu)相同的兩種固溶體15碳滲入γ-Fe中形成間隙固溶體，成為A鐵素體B奧氏體C馬氏體D索氏體16通常情況下，隨回火溫度的升高，淬火鋼的A強(qiáng)度下降B硬度下降C塑性提高D韌性基本不變17影響固溶度的主要因素有A溶質(zhì)和溶劑原子的原子半徑差B溶質(zhì)和溶劑原子的電復(fù)性差C溶質(zhì)元素的原子價(jià)D電子濃度

18具有光滑界面的物質(zhì)在負(fù)的溫度梯度下長(zhǎng)大時(shí)A以二維晶核方式長(zhǎng)大B以螺旋方式長(zhǎng)大C以垂直方式長(zhǎng)大D呈現(xiàn)樹枝狀結(jié)晶

19利用三元相圖的變溫界面圖可以A確定三元合金平衡相的成分B定性分析三元合金的平衡結(jié)晶過(guò)程C確定平衡相的含量C應(yīng)用杠桿定律和重心法則20馬氏體具有高強(qiáng)度的原因

A固溶強(qiáng)化B相變強(qiáng)化C時(shí)效強(qiáng)化D細(xì)晶強(qiáng)化

三、判斷正誤(每小題1分，共10分)正確的在括號(hào)內(nèi)畫“√”，錯(cuò)誤的畫“3”

1.金屬中典型的空間點(diǎn)陣有體心立方、面心立方和密排六方三種。()

2.作用在位錯(cuò)線上的力F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)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(gè)組元之間才能無(wú)限互溶，間隙固溶體則不能。()

4.金屬結(jié)晶時(shí)，原子從液相無(wú)序排列到固相有序排列，使體系熵值減小，因此是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。()

5.固溶體凝固形核的必要條件同樣是ΔGB＜0、結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏。()

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(kuò)散方向總是與濃度梯度的方向相反。()

8.塑性變形時(shí)，滑移面總是晶體的密排面，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(dòng)力并要克服阻力，因此兩種轉(zhuǎn)變的難易程度相似。()

10.除Co以外，幾乎所有溶入奧氏體中的合金元素都能使C曲線左移，從而增加鋼的淬透性。()

（1）在鋼中，隨含碳量的增加，珠光體的相對(duì)量也不斷增加。（）（2）鋼中鐵素體與奧氏體的本質(zhì)區(qū)別在于含碳量不同。（）

（3）平衡狀態(tài)下,在碳鋼中，隨含碳量的增加，強(qiáng)度、硬度均隨之增加。（）（4）珠光體是單相組織。（）

（5）亞共析鋼的基本相是鐵素體和珠光體。（）（6）擴(kuò)散是原子的定向移動(dòng)。（）

（7）金屬鑄件可通過(guò)再結(jié)晶退火細(xì)化晶粒。（）

（8）再結(jié)晶雖包含形核和長(zhǎng)大過(guò)程，但它不是一個(gè)相變過(guò)程。（）（9）點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)上平衡的缺陷（）。

（10）一條彎曲位錯(cuò)線，其各部分的柏氏矢量都相同（）。

（11）不平衡凝固時(shí)，固界面上固、液相的平衡不符合相圖所表示的平衡關(guān)系。（）（12）只有在負(fù)溫度梯度下，合金凝固才能形成樹枝狀晶。（）（13）在多晶體的塑性變形過(guò)程中，其各晶粒的變形是獨(dú)立的。（）（14）熱加工是指在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的加工過(guò)程。（）（15）材料中的晶粒越細(xì)，其強(qiáng)度越高，其塑性就越低。（）（16）原子的擴(kuò)散只能由高濃度處向低濃度處進(jìn)行。（）（17）固態(tài)相變時(shí)新相晶核往往優(yōu)先在晶體缺陷處形成。（）

（18）體心立方金屬的滑移系總數(shù)比面心立方多，因而其塑性也比面心立方金屬好。（）（19）一種材料中只能存在一種結(jié)合鍵。（）

（20）可以利用三元相圖的變溫截面圖，分析合金相和成分變化。（）判斷題：

1．過(guò)冷度越大，形核率與線長(zhǎng)大速率的比值越大，則獲得的晶粒越細(xì)小。（）（2分）

2．金屬以及合金由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為結(jié)晶，是一個(gè)典型的相變過(guò)程。（）（2分）

3．金屬鑄件可以通過(guò)再結(jié)晶退火來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。4．回復(fù)退火可以有效的消除冷變形金屬的內(nèi)應(yīng)力。

5．幾乎所有的鋼都會(huì)產(chǎn)生第一類回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此類脆性。（）（2分）

1．畫出Fe-C相圖，標(biāo)明多相區(qū)的相，一次滲碳體，二次滲碳體，三次滲碳體，共晶滲碳體，共析滲碳體形成條件，組織結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?合金中的二次滲碳體的最大含量多少？（15分）2（20分）判斷題

(1)屬于同一種空間點(diǎn)陣的晶體可以具有不同的晶體結(jié)構(gòu)

（2）一個(gè)位錯(cuò)環(huán)不可能處處都是螺位錯(cuò)，也不可能處處都是刃位錯(cuò)。

（3）致密度高的密排金屬作為溶劑形成間隙固溶體時(shí)，其溶解度總比致密度低的金屬小。（4）非共晶成分的合金，經(jīng)較快冷卻而形成的全部共晶組織稱為偽共晶。

（5）液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，形成臨界晶核時(shí)體積自有能的減少只能補(bǔ)償新增表面能的1/3.（6）單晶體的臨界分切應(yīng)力主要取決于晶體的類型及純度，而與外力的大小和取向無(wú)關(guān)。（7）強(qiáng)化金屬材料的各種手段，其出發(fā)點(diǎn)都在于制造無(wú)缺陷的晶體或設(shè)置位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。（8）一般情況下，高純金屬比工業(yè)純度金屬更容易發(fā)生再結(jié)晶。（9）純金屬經(jīng)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變后，會(huì)產(chǎn)生組織和結(jié)構(gòu)方面的變化。（10）調(diào)幅分解過(guò)程中發(fā)生溶質(zhì)原子的上坡擴(kuò)散。

6.（15分）(1)用晶向和晶面指數(shù)的組合寫出面心立方，體心立方及密排六方金屬的全部滑移系。（2）在面心立方晶體的單位晶胞中畫出一個(gè)滑移系，并標(biāo)出晶面晶向指數(shù)。

3.在立方晶體中畫出以下晶面和晶向：【112】，【－210】，（102）（11－2）

6.分別列出對(duì)純金屬和合金可能采取的強(qiáng)化機(jī)制。

8.850攝氏度滲碳與950攝氏度滲碳相比，優(yōu)點(diǎn)是熱處理后產(chǎn)品晶粒細(xì)小。

a)計(jì)算上述兩個(gè)溫度下碳在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，已知D0=2.0*10-5m2/sQ=140*103J/mol.。b）850攝氏度滲碳需用多長(zhǎng)時(shí)間才能獲得950攝氏度滲碳5小時(shí)的滲層厚度（不同溫度下碳在r-Fe中的溶解度的差別可忽略）

1.為什么過(guò)冷度是液態(tài)合金結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力？

結(jié)晶過(guò)程的發(fā)生必須是液相的自由能高于固相的自由能，液相金屬與固相金屬自由

能之差即為結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，要獲得結(jié)晶過(guò)程所必需的驅(qū)動(dòng)力，一定要使實(shí)際結(jié)晶的溫度低于理論結(jié)晶溫度，即要有一定的過(guò)冷度，才能滿足熱力學(xué)條件。

1.液態(tài)合金凝固時(shí)的熱過(guò)冷和成分過(guò)冷有何區(qū)別？成分過(guò)冷對(duì)單相合金晶體生長(zhǎng)方式有何影響？

答題要點(diǎn)：

熱過(guò)冷――液態(tài)凝固時(shí)所需過(guò)冷完全由傳熱所提供。

成分過(guò)冷：凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化，引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內(nèi)形成的過(guò)冷。成分過(guò)冷對(duì)單相合金晶體生長(zhǎng)方式影響：

(1)無(wú)“成分過(guò)冷”的平面生長(zhǎng)。當(dāng)單相合金晶體生長(zhǎng)條件符合：界面前方不產(chǎn)生成分過(guò)冷。界面將以平向生長(zhǎng)方式生長(zhǎng)。宏觀平坦的界面是等溫的，以恒定的平衡成分向前推進(jìn)。獲得成分完全均勻的單相固溶體柱狀晶甚至單晶體。(2)窄成分過(guò)冷區(qū)的胞狀生長(zhǎng)。當(dāng)單相合金晶體生長(zhǎng)符合條件：時(shí)，界面前方產(chǎn)生一個(gè)窄成分過(guò)冷區(qū)，晶體生長(zhǎng)以胞狀晶方式生長(zhǎng)。

(3)較寬成分過(guò)冷區(qū)的柱狀樹枝晶生長(zhǎng)。隨著界面前方成分過(guò)冷區(qū)加寬，凸起晶胞將向熔體伸展更遠(yuǎn)；原來(lái)胞晶拋物狀界面逐漸變得不穩(wěn)定。晶胞生長(zhǎng)方向開始轉(zhuǎn)向優(yōu)先的結(jié)晶生長(zhǎng)方向，胞晶的橫向也將受晶體學(xué)因素的影響而出現(xiàn)凸緣結(jié)構(gòu)，當(dāng)成分過(guò)冷加強(qiáng)時(shí)，凸緣上又會(huì)出現(xiàn)鋸齒結(jié)構(gòu)即二次枝晶。將出現(xiàn)二次枝晶的胞晶稱為胞狀樹枝晶，或柱狀樹枝晶。(4)寬成分過(guò)冷區(qū)的自由樹枝晶生長(zhǎng)。當(dāng)固一液界面前方液體中成分過(guò)冷的最大值大于液體中非均質(zhì)生核所需要的過(guò)冷度ΔT異時(shí),在柱狀枝晶生長(zhǎng)的同時(shí)，界面前方這部分液體將發(fā)生新的形核過(guò)程，導(dǎo)致晶體在過(guò)冷的液體中自由成核生長(zhǎng)，并長(zhǎng)成樹枝晶，這稱為自由樹枝晶，此后的凝固過(guò)程便是等軸晶不斷向液體內(nèi)部推進(jìn)的過(guò)程。

1.在晶格常數(shù)為a的面心立方晶胞中，畫出{111}晶面族的全部晶面并標(biāo)出各自的晶面指數(shù)，計(jì)算面間距。（12′）

3.含碳量為百分之3.5的鐵－碳合金，在室溫時(shí)由哪兩個(gè)相組成？各占的重量百分?jǐn)?shù)是多少？并計(jì)算室溫時(shí)珠光體和萊氏體的百分含量。（12′）

1.畫出面心立方體的（111）和（100）面，計(jì)算面間距和面密度。證實(shí)晶面的間距越大，原子面密度越高。（15′）

6.（1）.如果不考慮畸變能，第二相粒子在晶內(nèi)析出是何形態(tài)？在晶界析出呢？（2）如果不考慮界面能，析出物為何形態(tài)？是否會(huì)在晶界優(yōu)先析出呢？（12′）

3.鑄件典型宏觀組織是由哪幾部分構(gòu)成的，它們的特征和形成機(jī)理如何？

答題要點(diǎn)：

鑄件典型宏觀組織是由表面細(xì)晶粒區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)三個(gè)部分構(gòu)成的，他們的特征分別是：

表面細(xì)晶粒區(qū)。是緊靠鑄型壁的激冷組織，也稱激冷區(qū)，由無(wú)規(guī)則排列的細(xì)小等軸晶所組成。柱狀晶區(qū)。由垂直于型壁（沿?zé)崃鞣较颍┍舜似叫信帕械闹鶢罹ЯＫM成。

內(nèi)部等軸晶區(qū)。由各向同性的等軸晶組成。等軸晶的尺寸比表面細(xì)晶粒區(qū)的晶粒尺寸粗大。各區(qū)的形成機(jī)理如下：

表面細(xì)晶粒區(qū)的形成。鑄型壁附近熔體受到強(qiáng)烈的激冷作用而大量形核，形成無(wú)方向性的表面細(xì)等軸晶組織，也叫“激冷晶”。此區(qū)形成的前提條件是，抑制鑄件形成穩(wěn)定的凝固殼層，凝固殼層形成，界面處晶粒單向散熱，則晶粒逆熱流方向擇優(yōu)生長(zhǎng)而形成柱狀晶。柱狀晶主要是從表面細(xì)晶粒區(qū)形成并發(fā)展而來(lái)的，穩(wěn)定的凝固完層一旦形成，處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，便轉(zhuǎn)而以枝晶狀延伸生長(zhǎng)。由于各技晶主干方向互不相同，那些主干與熱流方向相平行的枝晶，較之取向不利的相鄰枝晶生長(zhǎng)得更為迅速．它們優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長(zhǎng)。在逐漸淘汰掉取向不利的晶體過(guò)程中發(fā)展成柱狀晶組織。

內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成，是由于剩余熔體內(nèi)部晶核自由生長(zhǎng)的結(jié)果。

2.簡(jiǎn)述純金屬晶體宏觀長(zhǎng)大方式。

晶體的宏觀長(zhǎng)大方式有平面生長(zhǎng)方式和樹枝晶生長(zhǎng)方式。當(dāng)固－液界面前方液體中的為正溫度梯度時(shí)，界面前方液體的過(guò)冷區(qū)及過(guò)冷度很小，晶體生長(zhǎng)時(shí)凝固潛熱的析出方向同晶體生長(zhǎng)方向相反，一旦某一晶體生長(zhǎng)伸入液相區(qū)就會(huì)被重新熔化，導(dǎo)致晶體以平面方式生長(zhǎng)。當(dāng)固－液界面前方液體中的為負(fù)溫度梯度時(shí)，界面前方液體的過(guò)冷區(qū)較大，界面上凸起的晶體將快速伸入過(guò)冷液體中，成為樹枝晶生長(zhǎng)方式。

3.影響鑄件凝固方式的因素有哪些？

影響鑄件凝固方式的因素有二，一是合金的化學(xué)成分；二是鑄件斷面上的溫度梯度。純金屬和共晶成分的合金，凝固區(qū)TL-TS＝0，屬層狀凝固；當(dāng)合金的液相線溫度和固相線溫度相差很大時(shí)，此時(shí)凝固范圍很寬，則稱為體積凝固方式或稱糊狀凝固方式。但是，若溫度梯度較小時(shí)，鑄件的凝固方式由層狀變成糊狀的凝固方式。

四、簡(jiǎn)答

1、簡(jiǎn)述工程結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)韌化方法。（20分）2、簡(jiǎn)述Al-Cu二元合金的沉淀強(qiáng)化機(jī)制（20分）

3、為什么奧氏體不銹鋼（18-8型不銹鋼）在450℃～850℃保溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕？如何防止或減輕奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕？

4、為什么大多數(shù)鑄造合金的成分都選擇在共晶合金附近？

5、什么是交滑移?為什么只有螺位錯(cuò)可以發(fā)生交滑移而刃位錯(cuò)卻不能？

6、根據(jù)溶質(zhì)原子在點(diǎn)陣中的位置，舉例說(shuō)明固溶體相可分為幾類？固溶體在材料中有何意義？

7、固溶體合金非平衡凝固時(shí)，有時(shí)會(huì)形成微觀偏析，有時(shí)會(huì)形成宏觀偏析，原因何在？8、應(yīng)變硬化在生產(chǎn)中有何意義？作為一種強(qiáng)化方法，它有什么局限性？9、一種合金能夠產(chǎn)生析出硬化的必要條件是什么？10、比較說(shuō)明不平衡共晶和離異共晶的特點(diǎn)。11、枝晶偏析是怎么產(chǎn)生的？如何消除？12、請(qǐng)簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的主要因素有哪些。

13、請(qǐng)簡(jiǎn)述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點(diǎn)？

14、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？15、請(qǐng)簡(jiǎn)述二元合金結(jié)晶的基本條件有哪些。

16、為什么鋼的滲碳溫度一般要選擇在γ-Fe相區(qū)中進(jìn)行？若不在γ-Fe相區(qū)進(jìn)行會(huì)有什么結(jié)果？

17、一個(gè)楔形板坯經(jīng)冷軋后得到相同厚度的板材，再結(jié)晶退火后發(fā)現(xiàn)板材兩端的抗拉強(qiáng)度不同，請(qǐng)解釋這個(gè)現(xiàn)象。

18、冷軋純銅板，如果要求保持較高強(qiáng)度，應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？若需要繼續(xù)冷軋變薄時(shí)，又應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？

19、位錯(cuò)密度有哪幾種表征方式？20、淬透性與淬硬性的差別。

21、鐵碳相圖為例說(shuō)明什么是包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)、共析反應(yīng)。22、馬氏體相變的基本特征？（12分）23、加工硬化的原因？（6分）24、柏氏矢量的意義？（6分）

25、如何解釋低碳鋼中有上下屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)這種不連續(xù)的現(xiàn)象？（8分）26、已知916℃時(shí)，γ-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)0.365nm，（011）晶面間距是多少？（5分）27、畫示意圖說(shuō)明包晶反應(yīng)種類，寫出轉(zhuǎn)變反應(yīng)式？（4分）28、影響成分過(guò)冷的因素是什么？（9分）

29、單滑移、多滑移和交滑移的意義是什么？（9分）

30、簡(jiǎn)要說(shuō)明純金屬中晶粒細(xì)度和材料強(qiáng)度的關(guān)系，并解釋原因。（6分）

31、某晶體的原子位于四方點(diǎn)陣的節(jié)點(diǎn)上，點(diǎn)陣的a=b，c=a/2，有一晶面在x，y，z軸的截距分別為6個(gè)原子間距、2個(gè)原子間距和4個(gè)原子間距，求該晶面的密勒指數(shù)。32、證明理想密排六方結(jié)構(gòu)的軸比c/a=1.633。

33、立方晶系的(111)，(110)，(123)晶面族各包含多少晶面，寫出它們的密勒指數(shù)。

34、說(shuō)明柏氏矢量的確定方法，如何利用柏氏矢量和位錯(cuò)線來(lái)判斷位錯(cuò)的類型？35、簡(jiǎn)要說(shuō)明成分過(guò)冷的形成及其對(duì)固溶體組織形態(tài)的影響。36、為什么晶粒細(xì)化既能提高強(qiáng)度，也能改善塑性和韌性？

37、共析鋼的奧氏體化有幾個(gè)主要過(guò)程？合金元素對(duì)奧氏體化過(guò)程有什么影響？38、提高鋼材耐蝕性的主要方法有哪些？為什么說(shuō)Cr是不銹鋼中最重要的合金元素？39、何為位錯(cuò)反應(yīng)？如何判斷一個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行？40、根據(jù)凝固理論，試述細(xì)化晶粒的基本途徑。

41、分析金屬冷變形度的大小對(duì)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響，說(shuō)明原因。42、簡(jiǎn)述成分過(guò)冷的形成以及成分過(guò)冷對(duì)固溶體生長(zhǎng)形態(tài)的影響。43、位錯(cuò)增值機(jī)理

1.提高金屬材料強(qiáng)度的途徑有哪些?

細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、加工硬化、沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化等。

細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、加工硬化、復(fù)相強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）。答：

加工硬化：是隨變形使位錯(cuò)增殖而導(dǎo)致的硬化；

細(xì)晶強(qiáng)化：是由于晶粒減小，晶粒數(shù)量增多，尺寸減小，增大了位錯(cuò)連續(xù)滑移的阻力導(dǎo)致的強(qiáng)化；同時(shí)由于滑移分散，也使塑性增大。該強(qiáng)化機(jī)制是唯一的同時(shí)增大強(qiáng)度和塑性的機(jī)制。彌散強(qiáng)化：又稱時(shí)效強(qiáng)化。是由于細(xì)小彌散的第二相阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)化。包括切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制。

復(fù)相強(qiáng)化：由于第二相的相對(duì)含量與基體處于同數(shù)量級(jí)是產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制。其強(qiáng)化程度取決于第二相的數(shù)量、尺寸、分布、形態(tài)等，且如果第二相強(qiáng)度低于基體則不一定能夠起到強(qiáng)化作用。

固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。包括彈性交互作用（柯氏氣團(tuán)）、電交互作用（玲木氣團(tuán)）和化學(xué)交互作用。

二.畫出立方晶系中（111）面、（435）面。寫出立方晶系空間點(diǎn)陣特征。（10分）立方晶系中（111）面、（435）面圖略。立方晶系空間點(diǎn)陣特征是點(diǎn)陣參數(shù)有如下關(guān)系：a=b=c,α=β=γ=90°。也可用具有哪類對(duì)稱元素表示，若有四個(gè)三次轉(zhuǎn)軸，則對(duì)應(yīng)立方點(diǎn)陣。三.鑄錠的一般組織可分為哪幾個(gè)區(qū)域？寫出其名稱。并簡(jiǎn)述影響鑄錠結(jié)晶組織的因素。（10分）

分為三晶區(qū)：激冷區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)。

影響鑄錠結(jié)晶組織的因素：1，液體過(guò)冷度，越小越好。2，凝固溫度范圍，越大越好，有利于枝晶的破碎。3，溫度梯度，越小越有利于等軸晶。4，合金熔點(diǎn)低，溫度梯度小。5，攪拌或加孕育劑。

四.畫圖并簡(jiǎn)述形變過(guò)程中位錯(cuò)增殖的機(jī)制。（10分）

frank-read源機(jī)制，圖略見課本?；泼嫔弦粋€(gè)在A，B兩點(diǎn)被釘扎的位錯(cuò)AB，在應(yīng)力作

用下弓出（狀態(tài)2），弓出到3狀態(tài)時(shí)，下方相鄰部分反號(hào)相吸，并局部合并，完成一次增殖過(guò)程放出一位錯(cuò)環(huán)（狀態(tài)4）。在應(yīng)力作用下，繼續(xù)重復(fù)前面1-4過(guò)程。

五.寫出菲克第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并說(shuō)明其意義。簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素。（10分）一維下，J=-D；J：擴(kuò)散流量，單位時(shí)間通過(guò)單位面積擴(kuò)散的物質(zhì)量，D：擴(kuò)散系數(shù)，：濃度梯度，：其意義為物質(zhì)擴(kuò)散量與該物質(zhì)的濃度梯度成正比，方向相反。

影響擴(kuò)散的因素：1，溫度，滿足D=D0e的關(guān)系，T升高，D增加。2，界面表面及位錯(cuò)，是擴(kuò)散的快速通道。3，第三組元，可對(duì)二元擴(kuò)散有不同影響，如Mo、W降低C在r-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)，Co、Si加速C擴(kuò)散，Mn影響不大。4，晶體結(jié)構(gòu)，低對(duì)稱性的晶體結(jié)構(gòu)中，存在擴(kuò)散的各向異性，如六方結(jié)構(gòu)晶體，平等與垂直于基面的擴(kuò)散系數(shù)不同。5，熔點(diǎn)，同一合金系中，同一溫度下熔點(diǎn)高的合金中擴(kuò)散慢，熔點(diǎn)低的擴(kuò)散快。

六.簡(jiǎn)述形變金屬在退火過(guò)程中顯微組織、存儲(chǔ)能及其力學(xué)性能和物理性能的變化。（10分）隨退火溫度的升高或時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)亞晶合并長(zhǎng)大，再結(jié)晶武術(shù)及長(zhǎng)大，無(wú)位錯(cuò)的等軸再結(jié)晶晶粒取代長(zhǎng)條狀高位錯(cuò)密度的形變晶粒，然后是晶粒正常長(zhǎng)大。儲(chǔ)存能逐漸被釋放，硬度及強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率上升，電阻降低，密度提高。再結(jié)晶時(shí)各種性能變化都比回復(fù)時(shí)強(qiáng)烈得多。

七.簡(jiǎn)述固態(tài)相變與液態(tài)相變的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。（10分）

相同點(diǎn)：都是相變，由形核、長(zhǎng)大組成。臨界半徑，臨界形核功形式相同。轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)也相同。

不同之處：形核阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)，千萬(wàn)固態(tài)相變的臨界半徑及形核功增大，新相可以亞穩(wěn)方式出現(xiàn)，存在共格，半共格界面，特定的取向關(guān)系，非均勻形核。

八.畫出鐵碳相圖，標(biāo)明相圖中各特征點(diǎn)的溫度與成分，寫出相圖中包晶反應(yīng)、共晶反應(yīng)與共析反應(yīng)的表達(dá)式。（10分）

包晶反應(yīng)：L（0.53%C）+δ-Fe(0.09%C)→γ-Fe(0.17%C)共晶反應(yīng)：L(4.3%C)→γ-Fe(2.11%C)+Fe3(6.69%C)共析反應(yīng)：γ-Fe(0.77%C)→α-Fe(0.02%C)+Fe3C(6.69%C)

九.分析再過(guò)程中行核和張大與凝固過(guò)程中的行核和張大有何不同點(diǎn)。（10分）

凝固時(shí)形核的驅(qū)動(dòng)力，是新、舊化學(xué)位差，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。凝固常是均勻形核，再結(jié)晶形核在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍。凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可有特定取向關(guān)系。十.分析含碳量0.12%的鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程。（10分）（單考生做）

含碳0.12%的鋼，由液相冷卻時(shí)，先形成鐵素體，到1495℃包晶溫度，部分進(jìn)行包晶反應(yīng)；新相奧氏體在已生成的鐵素體上形核并向鐵素體和液相中生長(zhǎng)。反應(yīng)后是兩相組織鐵素體+奧氏體，圖略。鐵素體相對(duì)量為：(0.17-0.12)/(0.17-0.09)=62.5%。繼續(xù)冷卻得到單相奧氏體。

十一.簡(jiǎn)述鑄錠的宏觀偏析。（10分）（單考生做）

宏觀偏析：正常偏析和比重偏析。

正常偏析：指按合金的分配系數(shù)先析出的含溶質(zhì)低，后凝固的含溶質(zhì)多。因鑄錠尺寸大，由表面到中心成分不均勻，偏析出現(xiàn)在宏觀尺度上，稱宏觀偏析。

反常偏析：仍遵守分配系數(shù)關(guān)系，只是形成大量枝晶后，富集溶質(zhì)的液相會(huì)沿枝晶間的通道逆向反流到先凝固的鑄錠表面附近，千萬(wàn)由表面到中心成分分布的反常。

比重偏析：是凝固時(shí)，固相與液相比重不同，而沉積或漂浮，從而造成鑄錠下端與上端成分的不均勻，也是宏觀尺度。

十二.簡(jiǎn)述金屬晶體中缺陷的類型。（10分）（單考生做）

按尺寸分為：點(diǎn)缺陷，如溶質(zhì)、雜質(zhì)原子、空位；線缺陷，如位錯(cuò)；面缺陷，如各種晶界、相界、表面等；體缺陷，如孔洞、氣泡等。體缺陷對(duì)材料性能是絕對(duì)有害的。

2.簡(jiǎn)述二元系中共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)和共析反應(yīng)的特點(diǎn)；并計(jì)算其各相平衡時(shí)的自由度。（12）二，共晶反應(yīng)是：液相同時(shí)凝固出兩個(gè)不同成分的固相相互配合生長(zhǎng)，一般長(zhǎng)成片層狀。共析與共晶相似，只是母相是固相，即一個(gè)固相同時(shí)生成另兩個(gè)不同成分的固相。包晶反應(yīng)是：液相與一個(gè)固相反應(yīng)生成另一個(gè)固相，新生成的固相包住原有的固相，反應(yīng)需要固相中的擴(kuò)散，速度較慢。

這三種反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，自由度都是0，即三相成分固定，溫度也固定。

3.什么是點(diǎn)陣參數(shù)？正方晶系和立方晶系的空間點(diǎn)陣特征是什么？畫出立方晶系中（12-3）的晶面。（12）

點(diǎn)陣參數(shù)是描述點(diǎn)陣單胞幾何開關(guān)的基本參數(shù)，由六個(gè)參數(shù)組成，即三個(gè)邊長(zhǎng)a、b、c和它們之間的三個(gè)夾角α、β、γ。

正文晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a≠b≠c，α=β=γ=90°。立方晶系的點(diǎn)陣參數(shù)特征是a=b=c，α=β=γ=90°立方晶系中(123)的晶面特征圖略。

4.凝固過(guò)程中形核和長(zhǎng)大與再結(jié)晶過(guò)程中形核和長(zhǎng)大主要區(qū)別是什么？簡(jiǎn)述再結(jié)晶過(guò)程中核心的產(chǎn)生方式。（12）

凝固時(shí)形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是新、舊相化們差，再結(jié)晶器形核和長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力只是形變儲(chǔ)存能。

凝固時(shí)的形核常為均勻形核；再結(jié)晶形核常在現(xiàn)有的形變不均勻區(qū)中，如晶界附近、切變帶、形變帶、第二相粒子周圍；凝固長(zhǎng)大時(shí)與母相不會(huì)有取向關(guān)系，再結(jié)晶長(zhǎng)大時(shí)可能有一定的取向關(guān)系。

再結(jié)晶核心產(chǎn)生方式：1，原有晶界推移成核，也稱應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移式形核；2，亞晶成核，即通過(guò)亞晶合并或長(zhǎng)大形成新晶粒。

5.簡(jiǎn)述菲克第一定律和菲克第二定律的含義，寫出其表達(dá)式，并標(biāo)明其字母的物理含義。（12）

6.簡(jiǎn)述晶界和晶粒大小對(duì)多晶體范性變形的作用與影響。（12）

多晶中，每個(gè)晶粒與周圍相鄰晶粒取向不同，滑移開始的早晚不同，滑移系數(shù)目也不同；晶粒間的協(xié)調(diào)是靠有足夠的獨(dú)立滑移系的開動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即某一晶粒在一特定力軸作用下，取向因子大的滑移系先開動(dòng)，當(dāng)相鄰晶粒相接觸的區(qū)域受到周圍晶粒的影響而不能自己主滑移系開動(dòng)進(jìn)行形變時(shí)，可開動(dòng)次生的、新的滑移系，以協(xié)調(diào)各種復(fù)雜的形變方式；FCC/BCC結(jié)構(gòu)都有5個(gè)獨(dú)立滑移系，可實(shí)現(xiàn)任一種方式的形變。晶界兩側(cè)滑移面不平等，晶界一方面是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)塞積和強(qiáng)化；同時(shí)要求晶界附近多系滑移的出現(xiàn)，以協(xié)調(diào)晶界兩側(cè)的形變。晶粒大小對(duì)形變的影響是：晶粒細(xì)小，整個(gè)晶?？奢^形變均勻，不同的滑移系組合少；晶粒粗大時(shí)，形變過(guò)程中晶內(nèi)不同區(qū)域不能相互協(xié)調(diào)，要求不同的滑移系組合并開動(dòng)，常常出現(xiàn)晶?！八榛保匆粋€(gè)大晶粒，隨形變的進(jìn)行“碎化”成幾部分，不同部分內(nèi)有不同的滑移系開動(dòng)。

對(duì)性能的影響到遵循h(huán)all-petch關(guān)系σs=σ0+Kd-1/2即晶粒越細(xì)，晶界越多晶界對(duì)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)阻礙越顯著，提高強(qiáng)度幅度越大。

7.什么是一次帶狀組織和二次帶狀組織？分析一次帶狀組織和二次帶狀組織形成的原因。（12）

一次帶狀組織是凝固時(shí)形成枝晶，熱軋后成帶狀而產(chǎn)生的；在CuCl浸蝕下，黑色條帶是枝晶干（含溶質(zhì)不），白色條帶常是富集雜質(zhì)的枝晶間，也稱原始帶狀。二次帶狀是固態(tài)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，在硝酸酒精浸蝕下，白色帶狀是先共析鐵素體，黑色帶狀是珠光體，也稱顯微帶關(guān)組織。只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才會(huì)產(chǎn)生二次帶狀。這些帶狀都與元素的偏析和夾雜物的特殊分布有關(guān)。

8.畫出Fe-C相圖，標(biāo)明Fe-C相圖中各點(diǎn)的溫度和含碳量。（12）9.簡(jiǎn)述固態(tài)相變的一般特點(diǎn)。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）1，相變阻力中多了應(yīng)變能一項(xiàng)。

2，形核方面：非均勻形核，存在特定的取向關(guān)系，常為共格或半共格界面。

3，生長(zhǎng)方面：出現(xiàn)慣習(xí)現(xiàn)象，即有脫溶貫序；特殊/規(guī)則的組織形態(tài)，如片狀、針關(guān)。4，有亞穩(wěn)相出現(xiàn)以減少相變阻力。

10.簡(jiǎn)述凝固過(guò)程的宏觀特征，敘述凝固過(guò)程中晶體成長(zhǎng)的機(jī)理。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）

凝固時(shí)宏觀特征是：要有一定的過(guò)冷度，會(huì)放出明顯的結(jié)晶潛熱。

成長(zhǎng)機(jī)理有三種：連續(xù)式成長(zhǎng)、二維形核及借助臺(tái)階側(cè)向生長(zhǎng)、借螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)。11.什么是固溶體？影響固溶體的原因有哪些？固溶體與其純?nèi)軇┙M元相比，其結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能發(fā)生了哪些變化？（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）

溶質(zhì)原子原子態(tài)溶入溶劑點(diǎn)陣中組成的單一均勻固體；溶劑的點(diǎn)陣類型被保留。影響固溶度的因素有：

1，原子尺寸因素。當(dāng)溶劑、溶質(zhì)原子直徑尺寸相對(duì)差小于±15%時(shí)，有大的代位溶解度。2，負(fù)電性因素。溶劑、溶質(zhì)的負(fù)電性差越小溶解度越大，一般小于0.4~0.5%會(huì)有較大溶解度。

電子濃度因素。有兩方面的含義：一是原子價(jià)效應(yīng)，即同一溶劑金屬，溶質(zhì)的原子價(jià)越高，溶解度越??；二是相對(duì)價(jià)效應(yīng)，即高價(jià)溶質(zhì)溶入低價(jià)溶劑時(shí)的溶解度高于相反的情況。特點(diǎn)是：固溶體中有點(diǎn)陣畸變（強(qiáng)度、硬度會(huì)提高）而造成點(diǎn)陣常數(shù)變化；出現(xiàn)原子偏聚或有序化，甚至形成有序固溶體。

固溶體的結(jié)構(gòu)變化：點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變化，偏聚及短程有序，甚至形成有序固溶體。力學(xué)性能變化：硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，物理性能變化：電阻加大，導(dǎo)電率下降。12.列舉三種增加凝固過(guò)程中核心數(shù)的方法，簡(jiǎn)要分析其增加核心數(shù)的原因。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）

1，提高冷卻速度從而加大了過(guò)冷度。相變驅(qū)動(dòng)力加大，提高了形核率。2。加孕育劑。提供大量的非均勻形核地點(diǎn)，提高了形核率，降低了形核位壘。

3，機(jī)械或電磁攪拌。將枝晶振碎增加核數(shù)目或加強(qiáng)熱滿打滿算能量落，提高了，形核率。

13.簡(jiǎn)述含碳量為0.25%的鋼的結(jié)晶過(guò)程和固態(tài)組織轉(zhuǎn)變過(guò)程。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）

如圖所示。由液相先凝固出鐵素體，在1495℃進(jìn)行包晶反應(yīng)，生成奧氏體；繼續(xù)冷卻，由生產(chǎn)剩余的液相再次析出奧氏體，然后變成單相奧氏體。冷至約800℃，從奧氏體中析出先共析鐵素體，在727℃進(jìn)行共析反應(yīng)，形成珠光體，最后得到鐵素體加珠光體組織。

14.簡(jiǎn)述連續(xù)脫溶和不連續(xù)脫溶的含義。（12）（統(tǒng)考生做，單考生不做）連續(xù)脫溶：隨新相生成，母相成分連續(xù)的由過(guò)飽和態(tài)轉(zhuǎn)變到飽和態(tài)。

不連續(xù)脫溶：也稱胞狀脫溶，此時(shí)在母相和新生成的a相間存在一個(gè)界面，跨過(guò)界面母相由過(guò)飽和不連續(xù)地突變到飽和狀態(tài)狀態(tài)，點(diǎn)陣常數(shù)也不連續(xù)。

15.根據(jù)缺陷相對(duì)與晶體尺寸和其影響范圍的大小，缺陷可以分為哪幾類？簡(jiǎn)述這幾類缺陷的特征。（12）有四類：

點(diǎn)缺陷：沿三個(gè)方向的尺寸很小，溶質(zhì)原子、間隙原子、空位。

線缺陷：沿兩個(gè)方向的尺寸很小，第三個(gè)方向睥尺寸很大，甚至可貫穿整個(gè)晶體，指位錯(cuò)。面缺陷：沿一個(gè)方向上的尺寸很小，另兩個(gè)方向上的尺寸很大，如晶界，相界。體缺陷：在三個(gè)方向上的尺寸較大，但不是很大，如第二相粒子，顯微空洞

五、計(jì)算、作圖

1、已知碳在r―Fe中的擴(kuò)散常數(shù)D0＝2.0310-5m/s，擴(kuò)散激活能Q＝1.4X10J/mol（R＝

2

5

8.31J/(molK))。碳勢(shì)均為CP＝1.1％C的條件下對(duì)20#鋼在880℃進(jìn)行滲碳，為達(dá)到927℃滲碳5h同樣的效果，滲碳時(shí)間應(yīng)為多少？(12分)2、對(duì)fcc結(jié)構(gòu)的晶體(點(diǎn)陣常數(shù)為a)

(1)分別計(jì)算原子在，和晶向上的原子密度，并說(shuō)明哪個(gè)晶向是密排方向：(2)計(jì)算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三個(gè)面的面間距，并指出面間距最大的晶面。

3、寫出附圖1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指數(shù)；在右圖單胞中畫出晶面(111)和該面上屬于112三個(gè)晶向，并標(biāo)出具體指數(shù)。(12分)

-5

2

5

4、已知碳在γ-Fe中擴(kuò)散時(shí)，D0=2.0310m/s，Q=1.4310J/mol。當(dāng)溫度在927℃時(shí)，求其擴(kuò)散系數(shù)為多少？（已知摩爾氣體常數(shù)R=8.314J/mol?K）

5、作圖表示立方晶體的?011?、?231?、?321?晶面和、?112?、?102?晶向。（每題2分，共10分）

6、已知A（熔點(diǎn)600℃）與B（熔點(diǎn)500℃）在液態(tài)無(wú)限互溶，固態(tài)時(shí)A在B中的最大固溶度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為ωA＝0.30，室溫時(shí)為ωA＝0.10；但B在固態(tài)和室溫時(shí)均不溶于A。在300℃時(shí)，含ωB=0.40的液態(tài)合金發(fā)生共晶反應(yīng)。試?yán)L出A-B合金相圖；并分析ωA=0.20、ωA=0.80的合金在室溫下的組織組成物和相組成物的相對(duì)量。

7、繪出Fe-Fe3C相圖，標(biāo)出鐵碳相圖上的C、E、F、G、K、P、S點(diǎn)，說(shuō)明ECF、PSK水平線和ES、GS曲線的意義，其上發(fā)生的轉(zhuǎn)變及生成的組織組成物。

8、已知某低碳鋼σ0=64KPa，K=393.7，若晶粒直徑為50μm，該低碳鋼的屈服強(qiáng)度是多少？

9、試計(jì)算BCC晶體最密排面的堆積密度。

10、面心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異?請(qǐng)加以說(shuō)明。11、計(jì)算wc＝3.3％的鐵碳合金常溫下萊氏體的相對(duì)含量，組織中珠光體的相對(duì)含量和共析滲碳體的含量。（9分）

12、已知Cu的原子量為63.5，原子半徑是0.1278nm。(20分)（1）計(jì)算銅的密度、點(diǎn)陣常數(shù)和最大面間距。

（2）在立方晶胞（圖1.）中標(biāo)出下列晶面和晶向（要求用字母標(biāo)出，如oa:，等等）：（011）、（11??）、(?221)、、[?110]、[11??]

（3）以上哪些晶面和晶向互相垂直？

13、柏氏矢量的物理意義是什么？根據(jù)柏氏矢量如何區(qū)分螺型位錯(cuò)和刃型位錯(cuò)？什么是全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)？簡(jiǎn)述位錯(cuò)反應(yīng)條件。無(wú)外力作用時(shí)，位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行？（18分）14、假設(shè)在鎂晶體中，由一個(gè)位錯(cuò)源放出的位錯(cuò)移到晶體表面，使晶體表面產(chǎn)生高度約為10-4cm的滑移臺(tái)階，問有多少個(gè)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至表面？（已知b=3.2A）

15、在鋁試樣中測(cè)得晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度為5x10m，假定位錯(cuò)全部集中在亞晶界上，且每個(gè)亞晶粒的截面均為正六邊形，而位錯(cuò)全為刃位錯(cuò)，其柏氏矢量b=a/2≈2x10-10m，如亞晶粒之間的傾角為5°，試求亞晶界上的位錯(cuò)間距和亞晶粒的平均大小。16、在立方晶系的晶胞內(nèi)畫出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：

17、在870℃比在930℃滲碳有一定優(yōu)越性，淬火變形小又可得到較細(xì)的晶粒，碳在γ鐵中的D0=2.0310-5m2/s,Q=***-*****J/mol,請(qǐng)計(jì)算：(10分)(a)870℃時(shí)碳在γ鐵中的擴(kuò)散系數(shù)；(b)將滲層加深一倍需多長(zhǎng)時(shí)間？

(c)若規(guī)定0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930℃滲碳10小時(shí)的滲層厚度為870℃滲碳10小時(shí)的多少倍？

(氣體常數(shù)R=8.314J/mol2K,滲層厚度???Dt)

13

-2

18、位錯(cuò)線與柏氏矢量，切應(yīng)力方向，位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向以及晶體滑移方向的關(guān)系？

六、綜合

1、試分析冷塑性變形對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、體系能量的影響。2、對(duì)鐵碳合金(wc＝0.0015)經(jīng)過(guò)完全退火后：(20分)（1）在室溫下包含哪些組成相，計(jì)算其相對(duì)量。

（2）在室溫下由哪些組織組成物構(gòu)成，畫出組織示意圖，并計(jì)算各自的相對(duì)量。(3)在室溫下該合金經(jīng)過(guò)較大的塑性變形(例如壓縮50％)，其組織會(huì)發(fā)生哪些變化？(4)變形后再經(jīng)過(guò)750℃充分保溫后緩慢冷卻到室溫，所得到的組織與原完全退火的組織有哪些差別？

3、請(qǐng)根據(jù)所附二元共晶相圖分析解答下列問題：

（1）分析合金I、II的平衡結(jié)晶過(guò)程，并繪出冷卻曲線；

（2）說(shuō)明室溫下I、II的相和組織是什么？并計(jì)算出相和組織的相對(duì)含量；（3）如果希望得到共晶組織和5%的β初的合金，求該合金的成分；（4）分析在快速冷卻條件下