金属学复习题目整理参考答案

金属学复习题目整理参考答案
一、判断题（正确打“√”、错误打“×”。

每题1分，共10分）
1、在硬度测量方法中，布氏硬度（HB ）常用来测量较软的材料，而洛氏硬
度（HRC ）常用来测量较硬的材料。

（ X ）
2、在立方晶系中，（111）⊥ ]211[-。

（ X ）
3、晶体中存在位错时将导致其强度的降低。

（X ）
4、间隙相是溶质原子溶入溶剂晶格形成的固溶体。

（X ）
5、物质液体结晶过程，就是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。

（√ ）
6、在平衡状态下，碳钢的强度（σb ）随其含碳量的增加而增加。

（X
）
7、面心立方晶体可以沿)111(-晶面的]110[-晶向滑移。

（√ ）
8、马氏体是一种硬而脆的组织。

（X ）
9、除Co 外，所有溶入奥氏体的合金元素都能提高钢的淬透性。

（√ ）
10、在1Cr18Ni9Ti 中，Ti 的作用是细化晶粒。

（X ）
2、金属的结晶过程是晶核形成并不断长大的过程。

（√）
3、体心立方晶体可以沿()101-晶面上的[111]晶向滑移。

（√
）
4、在铁碳合金中，只有共析成分的的合金才能发生共析反应。

（ X ）
5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。

（ X ）
6、钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。

（ X ）
7、所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。

( X ）
8、马氏体、贝氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体的机械混合物。

（X ）
9、T12钢与20CrMnTi 钢相比较，淬透性和淬硬性均较低。

（ X ）
10、在常温下，金属的晶粒越细，则强度越高，塑性、韧性越好。

（√ ）
1、在立方晶系中，(111)⊥[110]。

（X ）
2、间隙相是溶质原子溶入溶剂晶格形成的固溶体。

（ X ）
3、体心立方晶体可以沿()101-晶面上的[111]晶向滑移。

（√）
4、在铁碳合金中，只有共析成分的的合金才能发生共析反应。

（X ）
5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。

（ X ）
6、所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。

（ X ）
8、具有低温回火脆性的钢，从回火温度快冷至室温即可避免产生回火脆性。

（X ）
9、表面淬火既能改变钢的表面化学成分和性能，又能改善其心部的组织与
性能。

（X ）
10、在灰铸铁中，碳主要以石墨形式存在。

（√）
1、在面心立方晶格中，(111)⊥[111]。

（√ ）
3、钢从奥氏体转变为马氏体时体积要缩小。

（X ）
5、分级淬火的主要目的是为了得到强韧性均很好的下贝氏体。

（X ）
6、退火态铁碳合金室温下均由铁素体和渗碳体组成。

（√ ）
7、在常温下，金属的晶粒越细，则强度、硬度越高，塑性、韧性越低。

（X ）
8、判断钢质量的优劣，不是依据钢中碳和合金元素含量多少，而是依据钢
中所含有害元素硫、磷和氧的含量。

（√ ）
9、板条马氏体的亚结构为高密度位错，针状马氏体则为孪晶，前者性能强
韧，后者硬脆。

（√）10、灰铸铁具有钢的基体，可以通过热处理大幅度提高其强度。

（ X ）
1、高聚物混合体系亦被称为高分子合金。

（√ ）
4、形成化合物的原子间的键能越大则化合物的熔点越高。

（√ ）
5、物质液体结晶过程，就是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。

（√ ）
6、在平衡状态下，碳钢的强度（σb ）随其含碳量的增加而增加。

（√ ） 8、材料结构的变化必然引起其物理化学性能的变化。

（ X ）
9、C-Z 法单晶硅生长是自发形核匀相反应。

（√ ）
10、所有的钢的铸态组织中都没有莱氏体。

（√）
1、材料的化学成分就决定了材料的性能。

（X ）
2、在立方晶系中，（111）⊥ ]211[-。

（ X ）
3、晶体中存在位错时将导致其强度的降低。

（X ）
4、材料的滑移系越多，则其塑性越好。

（√ ）
5、物质液体结晶过程，就是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。

（√
）
6、在平衡状态下，碳钢的强度（σb ）随其含碳量的增加而增加。

（X
）
7、面心立方晶体可以沿)111(-晶面的]110[-
晶向滑移。

（√ ）
8、合金钢的S 点左移，意味着其共析含碳量的降低。

（√ ）
9、一般单晶体材料都是各向异性的。

（X ）
10、碳化物的化学键性越强其硬度越高。

（X ）
三、填空题（每空1分，共24分）
2、金属晶体中常见的点缺陷有间隙原子、置换原子、空位；线缺陷是刃型位错、螺型位错；最主要的面缺陷是晶界。

3、金属塑性变形的两种基本方式是滑移和孪生。

4、钢的奥氏体化分为奥氏体的形核、奥氏体的长大、
剩余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化等四个基本过程。

5、球化退火是使钢中碳化物球状化的退火工艺，主要用于
共析钢钢和过共析钢钢，其目的在于调整降低硬度，改善
切削加工性能，并可为后面的淬火工序作组织准备。

6、钢铁材料中的马氏体常见组织形态有板条马氏体和
片状马氏体，其亚结构分别是位错和孪晶。

7、在白口铸铁中碳主要以渗碳体的形式存在，而在灰口铸铁中碳主要以石墨的形式存在。

1、面心立方晶胞原子数是4 ，原子半径是√2/4 a ，致密度为0.74配位数为 12 ；
体心立方晶胞原子数是2 ，原子半径是√3/4 a ，致密度为0.68 配位数为 8 ；密排六方晶胞原子数是 6 ，原子半径是 a/2 ，致密度为 0.74 配位数为 12 。

2、奥氏体是碳溶于r-Fe 中的间隙固溶体，它的晶体结构是面心立方。

3、在铁碳合金中，低温莱氏体是珠光体和渗碳体所构成的机
械混合物。

4、金属塑性变形的两种基本方式是滑移和孪生。

5、根据共析钢转变产物的不同，可将C 曲线分为珠光体区、贝氏体
区和马氏体区三个转变区。

6、调质处理工艺是由淬火加高温回火组成；所得组织是回火索氏体。

7、40Cr钢中Cr的主要作用是使S点左移，含碳量低于0、77的合金钢出现过共析组织而析出碳化物提高淬透性，W18Cr4V中W的主要作用是使E点左移，是含碳量低于2.11的合金钢出现共晶组织，称为莱氏体钢提高硬度。

3、结晶的进行是依靠两个密切联系的基本过程实现的，这两个过程是形核和长大。

8、钢中的硫和磷是有害杂质，硫的最大危害性是热脆，磷的最大危害性是冷脆。

1、金属常见的晶格类型是体心立方、面心立方、密排六方。

2、随钢的含碳量的增加，其强度、硬度增加，塑性、韧性降低，焊接性能降低，耐蚀性能增加。

3、晶体滑移的实质是位错沿滑移面运动，滑移后位错密度增大
，经再结晶退火后位错密度降低。

4、低碳马氏体的金相显微组织特征是位错；高碳马氏体的金相显微组织特征是孪晶。

5、淬火钢(C% 0.2%)回火时，其组织将发生马氏体的分解、
残余奥氏体的分解、碳化类型的转变和渗碳体的聚集长大和a相的再结晶等四个阶段的变化。

6、氮化件与渗碳件相比，前者比后者的表面硬度和耐磨性高，疲劳强度高，耐腐蚀能力好，生产周期长。

7、40MnB钢与40钢比较，40MnB淬透性好，9SiCr与W18Cr4V比较，W18Cr4V红硬性高。

8、1Cr18Ni9Ti中的Ti的主要作用是防止晶间腐蚀，20CrMnTi 中的Ti的主要作用是提高淬透性。

二、选择题（每题1分，共10分）
1、在面心立方晶格中，原子密度最大的面是（C ）
A、{100}；
B、{110}；
C、{111}；
D、{112}。

2、纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度（A ）
A、越低；
B、越高；
C、越接近理论结晶温度；
D、没有变化。

3、固溶体的晶体结构是（ B ）
A、溶质的晶型；
B、溶剂的晶型；
C、即非溶质也非溶剂的晶型；
D、上述说法均不对。

4、钢中的珠光体是（ B ）
A、单相固溶体；
B、两相混合物；
C、间隙化合物；
D、间隙相。

5、为了改变工具钢的硬度以便切削加工，可进行（C ）
A、完全退火；
B、正火；
C、球化退火；
D、淬火。

6、马氏体的硬度主要取决于（D ）
A、冷却速度；
B、加热温度；
C、保温时间；
D、含碳量。

7、对于精密量具，冷处理的主要作用是（ A ）
A、减少A残，提高尺寸稳定性；
B、减少残余应力；
C、减少A残，提高耐磨性；
D、上述说法均不对。

8、W18Cr4V钢1280o C淬火、560o C三次回火后的组织是（D ）
A、回火屈氏体；
B、下贝氏体、碳化物和残余奥氏体；
C、回火索氏体；
D、回火马氏体、碳化物和极少量残余奥氏体。

9、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高硬度、高耐磨，心部具有良好的强韧性应选用（ C ）
A、T8钢经淬火+低温回火处理；
B、40Cr钢经淬火+高温回火处理；
C、20CrMnTi钢经渗碳淬火+低温回火处理；
D、16Mn经热轧正火处理。

10、T10钢与20CrMnTi钢相比较，T10钢（B ）
A、淬透性高，但淬硬性低；
B、淬透性差，但淬硬性好；
C、淬透性差，淬硬性也差；
D、淬透性好，淬硬性也好。

1、材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的（A）
A、弹性极限；
B、屈服强度；
C、抗拉强度；
D、疲劳强度。

2、工程上使用的金属材料一般都是（D ）
A、各向异性的；
B、各向同性的；
C、伪各向异性的；
D、伪各向同性的。

3、在体心立方晶格中，原子密度最大的面是（ B ）
A、{100}；
B、{110}；
C、{111}；
D、{112}。

4、晶体中的位错属于（C ）
A、体缺陷；
B、点缺陷；
C、线缺陷；
D、面缺陷。

5、当晶格常数相同时，面心立方晶体比体心立方晶体（B ）
A、原子半径大，但致密度小；
B、原子半径小，但致密度大；
C、原子半径大，致密度也大；
D、原子半径小，致密度也小；
6、从金相组织看，碳钢和白口铸铁的区别是（ D ）
A、碳钢有珠光体，白口铸铁没有珠光体；
B、碳钢有渗碳体，白口铸铁没有渗碳体；
C、碳钢有铁素体，白口铸铁没有铁素体；
D、碳钢没有莱氏体，白口铸铁有莱氏体。

7、片状珠光体的片间距越小，则其（D ）
A、强度、硬度越低，而塑性、韧性越好；
B、强度、硬度越高，而塑性、韧性越差；
C、强度、硬度越低，而塑性、韧性越差；
D、强度、硬度越高，而塑性、韧性越好。

8、弹簧的最终热处理是（B ）
A、淬火+低温回火；
B、淬火+中温回火；
C、淬火+高温回火；
D、淬火+低温回火+人工时效。

9、1Cr18Ni9Ti中Ti的主要作用是（ C ）
A、细化晶粒；
B、提高淬透性；
C、防止晶间腐蚀；
D、强化基体。

10、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高硬、高耐磨，心部具有良好的强韧性，应选用（A ）
A、20CrMnTi钢经渗碳淬火+低温回火处理；
B、40Cr钢经调质处理；
C、60Si2Mn经淬火+中温回火处理；
D、Cr12钢经淬火+低温回火处理。

3、固溶体的晶体结构是（ B ）
A、溶质的晶型；
B、溶剂的晶型；
C、即非溶质也非溶剂的晶型；
D、上述说法均不对。

4、钢中的珠光体是（ B ）
A、单相固溶体；
B、两相混合物；
C、间隙化合物；
D、间隙相。

5、为了改变工具钢的硬度以便切削加工，可进行（ C ）处理。

A、时效；
B、正火；
C、球化退火；
D、淬火。

6、马氏体的硬度主要取决于（ D ）
A、冷却速度；
B、加热温度；
C、保温时间；
D、含碳量。

7、C-Z法生产单晶硅棒工艺中，控制位错产生的工序是（C ）
A、放肩生长；
B、等径生长；
C、缩颈生长与尾部生长；
D、上述说法均不对。

8、W18Cr4V钢1280o C淬火、560o C三次回火后的组织是
（D ）
A、回火屈氏体；
B、下贝氏体、碳化物和残余奥氏体；
C、回火索氏体；
D、回火马氏体、碳化物和极少量残余奥氏体。

9、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高硬度、高耐磨，心部具有良好的强韧性应选用（ C ）
A、T8钢经淬火+低温回火处理；
B、40Cr钢经淬火+高温回火处理；
C、20CrMnTi钢经渗碳淬火+低温回火处理；
D、16Mn经热轧正火处理。

10、合金钢中合金元素使钢的S点左移，这意味着（ B ）
A、共析珠光体组织的溶碳量增多；
B、共析珠光体组织的溶碳量减少；
C、马氏体增多；
D、上述说法均不对。

7、1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢中Ti的主要作用是（C ）
A、提高淬透性；
B、提高硬度；
C、防止晶间腐蚀；
D、优化焊接性能。

8、W18Cr4V钢1280o C淬火、560o C三次回火后的组织是（C ）
A、回火屈氏体；
B、下贝氏体、碳化物和残余奥氏体；
C、回火索氏体；
D、回火马氏体、碳化物和极少量残余奥氏体。

9、汽车、拖拉机的齿轮要求表面高硬度、高耐磨，心部具有良好的强韧性应选用（C ）
A、T8钢经淬火+低温回火处理；
B、40Cr钢经淬火+高温回火处理；
C、20CrMnTi钢经渗碳淬火+低温回火处理；
D、16Mn热轧正火处理。

10、合金钢中合金元素使钢的过冷奥氏体稳定性提高，这意味着（B ）
A、临界冷却速度提高；
B、临界冷却速度降低；
C、淬硬性提高；
D、淬硬性降低。

四、名词解释（每题4分，共16分）
1、滑移变形
2、固溶强化
3、（红）热硬性加工硬化、淬透性、过冷度。

过冷奥氏体弥散强化回火脆性晶间腐蚀
再结晶枝晶偏析性
名词解释
1、位错；
2、调质；
3、合金；
4、组织；
5、过冷度；
6、同素异构转变；
7、枝晶偏析；
8、铁素体；
9、奥氏体；
0、滑移变形；11、固溶强化；12、加工硬化；13、细晶强化；
14、弥散强化；15、再结晶；16、过冷奥氏体；17、残余奥氏体；
18、淬透性；19、马氏体；20、晶体。

五、问答题（每题5分，共10分）
1、何谓同素异构现象？试以铁为例加以阐述，并分析α-Fe ?→γ-
Fe的体积变化情况。

2、为何亚共析钢的正常淬火加热温度应在Ac3以上适当的温度，而过共析钢的正常淬火加热温度应在Ac1和Accm之间一定的温度？
1、金属冷加工与热加工的区别（界限）是什么？简述钢热加工的优点，并简述其原理。

其缺点有那些？
2、与珠光体转变和贝氏体转变比较，马氏体转变有哪五个主要特点？
1、晶粒大小对常温下金属的力学性能有何影响？试提出三种细化晶粒的方法，并简述其原理。

2、与珠光体转变和贝氏体转变比较，马氏体转变有哪些主要特点？
3、碳素工具钢T12正火后的硬度在250HB以上，不利于机械加工，为什么有时还要进行正火处理？为了便于进行机械加工并为淬火做好组织准备在正火后还需要进行何种热处理？获得何种组织？
2、影响C曲线的因素有哪些？它们是如何影响C曲线的？
3、结合量具钢的使用性能要求，阐述其热处理的主要特点？
2、除加热（热诱导）可使材料固态相变外，还有哪些方法（手段）能让材料实现固态相变？
45钢调质处理后的组织是什么（假定零件可以淬透）？组织均匀化的机理是什
么？
六、铁碳相图知识（共20分）
1、画出Fe-Fe3C相图，并标注成分、温度和组织组成物；（5分）
2、写出包晶反应、共晶反应和共析反应的反应式，并注明温度、成分；（3分）
3、分析40钢的平衡结晶过程，并绘出室温下的平衡组织示意图；（4分）
4、计算40钢在室温下平衡组织中的组织组成物和相组成物的相对量；（5分）
5、测得某铁碳合金平衡组织中的珠光体占96.1%，其余为二次渗碳体，求该合金的含碳量，并绘出其平衡组织示意图。

（3分）
```````````````````
3、分析T12钢的平衡结晶过程，并绘出室温下的平衡组织示意图；（4分）
4、计算T12钢在室温下平衡组织中的组织组成物和相组成物的相对量；（5分）
5、测得某铁碳合金平衡组织中的珠光体占58.4%，其余为先共析铁素体，求该合金的含碳量，并绘出其平衡组织示意图。

（3分）
五、画出Fe-Fe3C相图，标注相区、温度和成分，并回答下列问题（20分）
1、写出包晶反应、共晶反应和共析反应的反应式，并注明温度、成分；
2、分析45钢的平衡结晶过程，并绘出室温下的平衡组织示意图；
3、求45钢在室温下，平衡组织中的组织组成物和相组成物的相对量；
4、测得某铁碳合金平衡组织中的珠光体占96.1%，其余为二次渗碳体，求该合金的含碳量。

六、下图为共析钢的TTT曲线，试写出图中五种冷却条件下所得到的组织，并说明热处理名称。

（10分）
温Ac1
度
Ms
①②③④⑤
七、要制造齿轮、板弹簧、冷冲模、硝酸槽、高速车刀，请在下列钢种中选择合适材料。

（5分）
16Mn、40Cr、W18Cr4V、1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn、Cr12、3Cr2W8V、5CrNiMo、12Cr1MoV、HT250
七、要制造齿轮、桥梁、热锻模、医用手术刀、高速车刀，请在下列钢种中选择合适材料。

（10分）
16Mn、20CrMnTi、W18Cr4V、4Cr13、Cr12MoV、50CrV、5CrNiMo、12Cr1MoV、GCr15、HT200
七、试以钢的调质工艺为例，分析扩散型相变与非扩散型相变在改善钢的组织与性能的工艺过程中的意义。

（10分）
七、综合思考题（10分）
如果露天1Cr18Ni9Ti不锈钢钢结构采用焊接工艺，经过一段时间后便会在焊缝附近出现严重的腐蚀现象。

试分析原因。

七、综合思考题（10分）
试说明下列材料的常规应用：9SiCr, W18Cr4V, 1Cr18Ni9Ti,Q235,
20CrMnTi, 40Cr, 60Si2Mn, GCr15, 3Cr13, Mn13.。