金属学与热处理_季根顺_历年试题

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1、历年试题材料成型与控制专业01 级金属学与热处理试题题号 一二三四五六七八九十总分 分数一. 名词解释（每小题2 分，共 2分）：1. 晶体 2.正火 3.无限固溶体 4. 金属间化合物5. 晶界 6.相起伏 7.共晶转变 8.比重偏析9. 马氏体 10. 同素异构转变二. 在同一个立方晶胞中画出以下晶面和晶向：（111）、（110）、（122）、110 、210 。（5分）三. 晶粒大小对合金的常温力学性能有何影响？试分析其原因。(15 分) 四.T8 钢的过冷奥氏体等温冷却曲线如图所示，试分析以图中标明的几种冷却条件冷却之后各得到什么组织？对比这几种组织各具有什么样的力学性能特点(10 分

2、) 五. (15 分) 六. 冷塑性变形后的金属，在重新加热时其组织结构和力学性能各有何变化？(15 分) 七简述 T8 钢的奥氏体化过程由哪几个阶段组成？分析其中奥氏体晶核长大机理。(10 分) 八. 具有网状渗碳体的T12钢要获得回火马氏体，应进行哪些热处理？试说明每种热处理的加热温度和冷却条件。(10 分) 02 级材料加工各专业金属学与热处理期末考试题B一. 名词解释（每小题3 分，共 30 分）1. 非自发形核 2.滑移 3.再结晶 4.间隙固溶体 5.铁素体6. 珠光体 7.本质晶粒度 8.淬火 9.各向异性 10.合金二. 填空（每空 1 分，共 15 分）1. 一个体心立方晶胞

3、中包含（）个原子，一个面心立方晶胞中包含（）个原子，一个密排六方晶胞中包含（）个原子。2. 纯铁在加热时，在912纯铁的晶格由（）转变为（） ， 在 1394纯铁的晶格由（） 转变为（） 。3. 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个基本过程分别是（）和（）。4. 纯金属的最低再结晶温度和熔点的关系是（）。5. 马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种。其中（）的韧性比较好。6. 钢的淬透性越高，则其C曲线位置越靠（），说明临界冷却速度越（）。三. 选择（每题 1 分，共 10 分）1. 具有体心立方晶格的金属有（）a)Cu b)-Fe c)-Fe 2. 具有面心立方晶胞的金属有

4、（）个滑移系。a) 6 b)8 c)12 3. 固溶体的晶体结构（）。a) 与溶剂相同 b)与溶质相同 c) 与溶质和溶剂都不相同4. 铁碳两个元素可能形成的相有（）。a) 间隙固溶体 b)间隙化合物 c) 置换固溶体5. 下列金属中塑性最好的是（）a) -Fe b)Al c) Mg 6. 冷变形金属再结晶后，（）。a) 形成等轴晶，强度升高 b)形成柱状晶，强度升高 c) 形成等轴晶，塑性升高7. 与铁素体相比，珠光体的力学性能特点是（）。a) 强度较高，塑性较差 b) 强度较高，塑性较好 c) 强度较低，塑性较差8. 完全退火主要适用于（）。a) 亚共析钢 b)共析钢 c) 过共析钢9.

5、钢的回火应该安排在（）后进行。a) 退火 b)正火 c) 淬火10. 能使单晶体发生塑性变形的应力是（）。a) 正应力 b)切应力 c) 两者都不是四. 判断（每题 1 分，共 10 分）1. 在面心立方晶格中，原子排列最紧密的晶面是111 ，原子排列最紧密的晶向是。（）2. 纯铁发生同素异构转变时必然伴随体积和尺寸的变化。（）3. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（）4. 实际金属结晶时，自发形核常常起着优先和主导的左右。（）5. 置换固溶体一定是无限固溶体。（）6. 在铁碳合金的平衡结晶过程中，只有碳质量分数为0.77%的铁碳合金才能发生共析转变。（）7. 当把亚共析钢加热到A

6、c1和 Ac3之间的温度， 将获得由铁素体和奥氏体组成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳质量分数总是大于钢的碳质量分数。（）8. 钢的淬透性越高，则其淬透层的深度就越大。（）9. 碳素工具钢在切削加工前应加热到Accm以上进行完全退火。（）10. 钢材在淬火后进行低温回火可以获得很高的塑性和韧性。（）五. 画出 Fe-Fe3C相图，根据 Fe-Fe3C相图分析含碳质量分数为1.2%的 Fe-C 合金的平衡结晶过程， 指出室温平衡组织的类型， 并计算其室温下的组织组成物和相组成物的相对数量。六. 叙述共析碳钢的奥氏体向珠光体转变的机理。（10分）七. 简述马氏体转变的主要特点。（10分）兰

7、州理工大学材料成型及控制工程专业03 级金属学与热处理试题（ A）题号一二三四五六七八九十总分分数一. 名词解释（每小题2 分，共 20 分）：1. 晶体 2. 共晶转变 3.无限固溶体 4.相起伏5. 过冷度 6. 金属间化合物 7. 比重偏析 8. 正火9. 马氏体 10. 同素异构转变二. 在同一个立方晶胞中画出以下晶面和晶向：（111）、（ 101）、（ 122）、110 、210 。（5 分）三. 位错分为哪两种基本形式？试分析位错密度大小对金属强度的影响规律。（10分）四. 简述细化晶粒的方法和原理。（10 分）五. 某二元合金共晶反应如下：L (75%B) = (15%B) +(

8、95%B) 1）求含 50%B 的合金完全凝固后，初晶 与共晶（ +）的重量百分数； 相及 相的重量百分数；该合金共晶体中的 相与 相的重量百分数。2）若测出显微组织中初晶 与（+）共晶各占一半，求该合金成分。(10分) 六. 试画出 FeFe3C相图（要求标出其中P，S，E，C点的成分和温度，各相区的相组成），叙述含碳量为0.6的碳钢的平衡结晶过程，并计算室温下的相组成物和组织组成物的相对含量。 (15 分) 七. 试从滑移系的角度， 图示比较 Cu， -Fe 和 Mg三种单晶体的塑性？ (10 分) 八. 简述 T8钢的奥氏体化过程由哪几个阶段组成？分析其中奥氏体晶核长大机理。 (10 分

9、) 九. 具有网状渗碳体的T12钢要获得回火马氏体， 应进行哪些热处理？试说明每种热处理的加热温度和冷却条件。(10 分) 2006 秋金属学与热处理（ A）答案04 级“金属学与热处理”试卷A标准答案及评分标准一、填空题（每空0.5 分，共 10 分）1 6 、0.74 2 、110 3负、正4密度差、冷却速度5升高、下降6大小、晶格类型7扩散通（流）量、扩散系数8铁素体、渗碳体9垂直、垂直10低、高二、名词解释（每词2 分，共 20 分）（1）包晶反应：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程，称之为包晶反应。（2）滑移：晶体的一部分相对于另一

10、部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动的结果，这种变形方式称为滑移。（3）枝晶偏析：指固溶体呈树枝状结晶时，由于不平衡结晶造成枝干和枝间的化学成分不同，这种现象称为枝晶偏析。（4）共格界面：指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，为两种晶格所共有。（5）空间点阵：阵点有规律地周期性重复排列所形成的空间几何图形称为空间点阵。（6）合金中的相：指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。（7）上坡扩散：沿着浓度升高的方向进行的扩散，即由低浓度向高浓度方向扩散，使浓度发生两极分化。（8）过冷度：金属的实际结晶温度Tn 与理论结晶温度 Tm之差，称为过冷度。（9）莱氏体： Fe-Fe3C相

11、图上 1148的恒温下发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体的混合物。（10）调质热处理： 将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质热处理。三、简答题（每题5 分，共 25 分）1. 什么样的条件下（成分和冷却条件）可能形成离异共晶组织？答：在先共晶相数量较多而共晶组织很少的情况下，有时共晶组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独存在于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。例如合金成分偏离共晶点很远的亚共晶（或过共晶） 合金中，如果冷却速度十分缓慢，过冷度很小，很容易发生离异共晶。另外，M点以左或 N点以右的合金在不平衡结晶时，也可

12、能发生离异共晶。2. 简述冷变形金属退火时的再结晶过程（组织、性能变化）。答：当冷变形金属的加热温度高于回复温度时，在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核， 并迅速长大形成等轴晶粒， 逐渐取代全部的变形组织， 这个过程称为再结晶。经过再结晶之后，冷变形金属的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著提高，内应力完全消除， 加工硬化状态消除， 金属又重新复原到冷变形之前的状态。3. 简述晶面指数的确定步骤。答：晶面指数的确定步骤：（1）以晶胞的三条相互垂直的棱边为参考坐标轴x、y、z，坐标原点 O应位于待定晶面之外，以免出现零截距。（2）以棱边长度（即晶格常数）为度量单位，求出待定晶面在各轴上的截距。（

13、3）取各截距的倒数，并化为最小简单整数，放在圆括号内，即为所求的晶面指数。4. 试从滑移系和滑移方向的角度，图示比较 Cu和 -Fe 两种单晶体的塑性？答：Cu的晶体结构属于面心立方结构，-Fe 的晶体结构为体心立方结构，这两种晶体结构的金属的滑移面和滑移方向如图所示。这两种晶体结构的金属都有12 个滑移系。然而，金属塑性的好坏，不只是取决于滑移系的多少，还与滑移面上原子的密排程度和滑移方向的数目等因素有关。体心立方金属的-Fe，它的滑移方向不及面心立方金属Cu的多，同时滑移面上的原子密排程度也比面心立方金属 Cu的低，因此， -Fe 的滑移面间距离较小，原子间的结合力较大，必须在较大的应力作

14、用下才能开始滑移，所以-Fe 的塑性要比 Cu差。5. 细化晶粒对常温机械性能有何影响？金属结晶时如何控制晶粒大小？答：晶粒大小对金属的机械性能有很大影响，在常温下，金属的晶粒越细小，强度和硬度则越高， 同时塑性和韧性也越好。 金属结晶时， 晶粒的大小取决于形核率和长大速度的相对大小，凡能促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒。在工业生产中可以采用以下几种方法：（1）控制过冷度，过冷度越大，晶粒越细小；（ 2）变质处理，即往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒；（ 3）振动或搅动。四、论述题（每题15 分，共 15 分，选作一题，写明题号）1. 简述 45 钢的奥氏体化过程

15、由哪几个阶段组成？分析其中奥氏体晶核长大机理。答：奥氏体化过程包括奥氏体以下四个阶段：奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。奥氏体长大机制为： 在 AC1以上的某一温度t1 形成一奥氏体晶核。 奥氏体晶核形成后，它的一面与渗碳体相邻， 另一面与铁素体相邻。 假定它与铁素体和渗碳体相邻的界面都是平直的， 根据铁碳相图可知， 奥氏体与铁素体相邻的边界处的碳浓度为 C-C。此时，两个边界处于界面平衡状态，这是系统自由能最低的状态。由于 C-CC- ，因此，在奥氏体中出现碳的浓度梯度，并引起碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度地扩散。 扩散地结果， 奥氏体与铁素体相邻的边界处碳浓度降低。从而破坏