材料科学基础试卷二与答案

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1、材料科学基础试卷二与答案材料科学基础试卷(二)与参考答案一、名词解释(每小题1分，共10分) 1晶胞2间隙固溶体3临界晶核4枝晶偏析c/H 曰闵日日6反应扩散 7临界分切应力8回复9调幅分解10二次硬化二、判断正误(每小题1分，共10分) 正确的在括号内画“V”，错误的画“X”1. 金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。( )作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面2. ( )上的未滑移区。 3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则 ( ) 不能。 4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列， 使体系熵()值减小，因此是一个自发过程。0

2、、结构起伏和能量5.固溶体 凝固形核的必要条件同样是GAB) ( 起伏。( ) 三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。6.( ) 7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排8. ( ) 方向。和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两9.( )种转变的难易程度相似。C Co除以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使曲线10. ( ) 左移，从而 增加钢的淬透性。)分，共15分三、作图题(每小题5 a)立方晶系1.在简单立方晶胞 中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：2312113。( ； b)六方晶 系)(，)，()112

3、11214212.设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑 移后的滑移矢量为111a10。12b的方向并计算出其大小。 (1)在晶胞中画出柏氏矢量(2)在晶胞中画出引 起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的 晶向指数。3. 如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试 画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。四、相图分析(共20分)(1) 就Fe-FeC相图，回答下列问题：31.默画出Fe-FeC相图，用 相组成物填写相图；32.分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶 过程，并绘出室温组织示意图。3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最

4、大含量。4已知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体 占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。(2) 右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题：1. 指出三个液相面的投影区；2. 指出eE线和E点表示的意3义；3. 分析合金N的平衡结晶过程。C渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，870弋比 在930五、在3-52) (10=140x10分y铁中的 D=2.0x10J/mol,m 请计算：/s,Q 碳在0y铁中的扩散系数；(a) 870弋时碳在(b)将渗层加深一倍需多长 时间？小时的渗层厚10作为渗碳层厚度的量度，则在930弋渗碳若规 定(c) 0

5、.3%C小时的多少倍？度为870弋渗碳 10?Dt?)R(气体常数=8.314J/molK,渗层厚度六、简答题(每题4分，共 20分)1. 说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断 位错的类型？2. 简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。3. 为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？4. 共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程 有什么影响？5. 提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最 重要的合金元素？七、45 钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题： (共15分)1. 说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意

6、义。2. 过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变 类型、组织形态和性能特点；3. 在V、V、V、V冷却速度下，各得到何种组织?42134. 指出与V、V、V、V相对应的热处理工艺名称是什么?4132参考答案一、名词解释（每小题1分，共10分） 2晶胞:能完全反映晶格特征的最小几何单元.3间隙固溶体: 溶质原子占据溶剂晶格间隙形成的固溶体.4 .临界晶核:半径为r的晶胚（rr,晶胚可长成晶核.KKK枝晶偏析: 固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝 晶内成分不均匀的现象（或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元 较多的现象）. 6.离异共晶:两相分离的共晶组织

7、.7 .反应扩散: 通过扩散使溶质组元超过固溶极限而不断生成新相 的扩散过程称为反应扩散.8 .临界分切应力: 作用于滑移系上并使其沿滑移方面开始滑移的 最小分切应力.9. 回复:组织（晶粒外形）改变前在晶粒内发生的某些结构和性能的 变化过程.10. 调幅分解: 通过扩散偏聚由一种固溶体分解成与母相结构相同 而成分不同的两种固溶体.11. 二次硬化:高温回火时回火硬度高于淬火硬度的现象. 二、判断正误（每小题1分，共10分）正确的在括号内画“V”，错误的画“X”1. 金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 （X）2. 作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面 上

8、的未滑移区。（V）3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则 不能。（V）4. 金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵 值减小，因此是一个自发过程。 （X）5. 固溶体凝固形核的必要条件同样是GvO、结构起伏和能量AB起伏。(x)6. 三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。(V)7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。(x)8. 塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排 方向。(V)9. 和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。(x)10. 除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线 左移，从

9、而增加钢的淬透性。(x)分15分，共5每小题(三、作图题立方晶系 11.在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶 向：a)2312113)() ,)b)，六方晶系(,(;1121121421(略)12. 设面心立方晶体中的 ()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为 111a10。12b的方向并计算出其大小|b|二V2 a/2 (1)在晶胞中画出 柏氏矢量(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线 方向，并写出此二位错线的晶向指数。刃型位错: (112),螺型位错(110)13. 如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试 画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变

10、化的示意图。(略)四、相图分析(共20分)(1)就Fe-FeC相图，回答下列问题：31.默画出Fe-FeC相图，用 相组成物填写相图；(略)32.分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室 温组织示意图。L?L+Y?Y?Y+FeC?P+FeC口33口3.计算相图中二次渗碳体和三次 渗碳体可能的最大含量。FeC=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6%口3 FeC=(0.0218-0.00001)/(6.69-0.00001)=0.325%皿34 .已 知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。w=1.

11、2% , P=92.7%,c FeC=7.3%3(3)右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请 回答下列问题：4. 指出三个液相面的投影区；5. 指出eE线和E点表示的意3义；6. 分析合金N的平衡结晶过程。答:1. AeEeA、BeEeB、1312CeEeC23点：三元(四相)共晶点。E.eE线：a与y的共晶线，23 +Y?a+B?YL?B+Y? L3. N 点合金: L?L?C渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，。C比在 930 五、在 8703-52) (10分 J/mol,10 请计算：m Q/s, = 140x10碳在 Y铁中的D=2.0x0y铁中的扩散系数；(a) 8

12、70C时碳在(b)将渗层加深 倍需多长时间？小时的渗层厚C渗碳10作为渗碳层厚度的量度，则在930(c)若规定0.3%C 10小时的多 少倍？度为870C渗碳?Dt?)气 体常数 R=8.314J/molK,渗 层厚度(-122/sx10m( a)D=7.98870C(b)4 倍时间(c)1.44 倍六、简答题(每题4分，共20分)14. 说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断 位错的类型？答：首先在位错线周围作一逆时针回路,然后在无位错的晶格内作 同样的回路,该回路必不闭合,连接终点与起点即为柏氏矢量. 位错线与柏氏矢量 垂直的是刃型位错,平行的是螺型位错.15. 简要说明成

13、分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。答: 固溶体凝固时,由于溶质原子在界面前沿液相中的分布发生变化 而形成的过冷.16. 为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？答: 晶粒细化减小晶粒尺寸 ,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动 ,提 高强度; 晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高; 晶界多阻碍裂 纹扩展,改善韧性.17. 共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程 有什么影响？答: 共析钢奥氏体化有 4 个主要过程: 奥氏体形成、渗碳 体溶解、奥氏体均匀化、晶粒长大。合金元素的主要影响通过碳的扩 散体现，碳化物形成元素阻碍碳的扩散，降低奥氏体形成、渗碳体溶 解、奥

14、氏体均匀化速度。18. 提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最 重要的合金元素？答：提高钢材耐蚀性的主要方法有：在表面形成致密氧化膜、提 高基体电极电位、形成单相组织。Cr可形成表面致密氧化膜CrO,32可 提高电极电位，可形成单相铁素体。七、45 钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题： （共 15 分）19. 说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意义。20. 过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变 类型、组织形态和性能特点；21. 在 V、V、V、V 冷却速度下，各得到何种组织？413222.指出 与 V、V、V、V 相对应的热处理工艺名称是什么？4321答：1. A1线一共析线；Ms马氏体转变开始线；1线一过冷奥 氏体向铁素体转变开始线；2 线一珠光体转变终了线；3 线一贝氏体转变开始线。2. 过冷奥氏体转变产物：珠光体，扩散型相变，片状组织，强度较高，塑性较好；铁素体，扩散型相变，块状组织，强度低，塑性好；马氏体，非扩散型相变，板条或片状，强度高，脆性大； 贝氏体，兼有扩散与非扩散相变特点，上贝氏体，羽毛状，脆性 大，下贝氏体，片状，强度高，韧性好。3 . V铁素体、珠光体；V铁素体、珠光体；21V铁素体、 珠光体、贝氏体、马氏体；V马氏体。43 4.V、V退火,V正 火，V淬火 4231