材料科学基础试题库

《材料科学基础》试题库一、名词解释1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变3、晶面族、晶向族4、有限固溶体、无限固溶体5、晶胞6、二次渗碳体7、回复、再结晶、二次再结晶8、晶体结构、空间点阵9、相、组织10、伪共晶、离异共晶11、临界变形度12、淬透性、淬硬性13、固溶体14、均匀形核、非均匀形核15、成分过冷16、间隙固溶体17、临界晶核18、枝晶偏析19、钢的退火，正火，淬火，回火20、反应扩散21、临界分切应力22、调幅分解23、二次硬化24、上坡扩散25、负温度梯度26、正常价化合物27、加聚反应28、缩聚反应四、简答1、简述工程结构钢的强韧化方法。

（20分）2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分）3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450℃～850℃保温时会产生晶间腐蚀如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近5、什么是交滑移为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类固溶体在材料中有何意义7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在8、应变硬化在生产中有何意义作为一种强化方法，它有什么局限性9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。

11、枝晶偏析是怎么产生的如何消除12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。

13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点14、临界晶核的物理意义是什么形成临界晶核的充分条件是什么15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。

16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行若不在γ-Fe相区进行会有什么结果17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。

18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理19、位错密度有哪几种表征方式20、淬透性与淬硬性的差别。

21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。

22、马氏体相变的基本特征（12分）23、加工硬化的原因（6分）24、柏氏矢量的意义（6分）25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象（8分）26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数，（011）晶面间距是多少（5分）27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式（4分）28、影响成分过冷的因素是什么（9分）29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么（9分）30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。

（6分）31、某晶体的原子位于四方点阵的节点上，点阵的a=b，c=a/2，有一晶面在x，y，z轴的截距分别为6个原子间距、2个原子间距和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。

32、证明理想密排六方结构的轴比c/a=。

33、立方晶系的(111)，(110)，(123)晶面族各包含多少晶面，写出它们的密勒指数。

34、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35、简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。

36、为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性37、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38、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39、何为位错反应如何判断一个位错反应能否进行40、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。

41、分析金属冷变形度的大小对再结晶晶粒尺寸的影响，说明原因。

42、简述成分过冷的形成以及成分过冷对固溶体生长形态的影响。

43、位错增值机理五、计算、作图1、已知碳在r—Fe中的扩散常数D0＝×10-5m2/s，扩散激活能Q＝mol（R＝(molK))。

碳势均为C P＝％C的条件下对20#钢在880℃进行渗碳，为达到927℃渗碳5h同样的效果，渗碳时间应为多少(12分)2、对fcc结构的晶体(点阵常数为a)(1)分别计算原子在[100]，[110]和[111]晶向上的原子密度，并说明哪个晶向是密排方向：(2)计算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三个面的面间距，并指出面间距最大的晶面。

3、写出附图所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指数；在右图单胞中画出晶面(111)和该面上属于<112>三个晶向，并标出具体指数。

(12分)4、已知碳在γ-Fe中扩散时，D0 =×10-5m2/s，Q=×105J/mol。

当温度在927℃时，求其扩散系数为多少（已知摩尔气体常数R=molK）5、作图表示立方晶体的()011、()231、()123晶面和、[]211、[]102晶向。

（每题2分，共10分）6、已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为ωA＝，室温时为ωA＝；但B在固态和室温时均不溶于A。

在300℃时，含ωB=的液态合金发生共晶反应。

试绘出A-B合金相图；并分析ωA=、ωA=的合金在室温下的组织组成物和相组成物的相对量。

7、绘出Fe-Fe3C相图，标出铁碳相图上的C、E、F、G、K、P、S点，说明ECF、PSK水平线和ES、GS曲线的意义，其上发生的转变及生成的组织组成物。

8、已知某低碳钢σ0 =64KPa ，K= ，若晶粒直径为50μm ，该低碳钢的屈服强度是多少9、试计算BCC 晶体最密排面的堆积密度。

10、面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异请加以说明。

11、计算wc＝％的铁碳合金常温下莱氏体的相对含量，组织中珠光体的相对含量和共析渗碳体的含量。

（9分）12、已知Cu的原子量为，原子半径是nm。

( 20分)（1）计算铜的密度、点阵常数和最大面间距。

（2）在立方晶胞（图1.）中标出下列晶面和晶向（要求用字母标出，如oa:[001]，等等）：（011）、（11）、(221)、[102]、[110]、[11]（3）以上哪些晶面和晶向互相垂直13、柏氏矢量的物理意义是什么根据柏氏矢量如何区分螺型位错和刃型位错什么是全位错和不全位错简述位错反应条件。

无外力作用时，位错反应能否进行（18分）14、假设在镁晶体中，由一个位错源放出的位错移到晶体表面，使晶体表面产生高度约为10-4cm的滑移台阶，问有多少个位错运动至表面（已知b=3.2 A）15、在铝试样中测得晶粒内部的位错密度为5x1013m-2，假定位错全部集中在亚晶界上，且每个亚晶粒的截面均为正六边形，而位错全为刃位错，其柏氏矢量b=a/2[101]≈2x10-10m，如亚晶粒之间的倾角为5°，试求亚晶界上的位错间距和亚晶粒的平均大小。

16、在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：17、在870℃比在930℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，碳在γ铁中的D0=×10-5m2/s,Q=140×103J/mol,请计算：(10分)(a) 870℃时碳在γ铁中的扩散系数；(b) 将渗层加深一倍需多长时间(c) 若规定%C 作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍(气体常数R =mol ·K, 渗层厚度Dt αδ=)18、位错线与柏氏矢量，切应力方向，位错线运动方向以及晶体滑移方向的关系六、综合1、试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。

2、对铁碳合金(w c ＝经过完全退火后：(20分)（1） 在室温下包含哪些组成相，计算其相对量。

（2） 在室温下由哪些组织组成物构成，画出组织示意图，并计算各自的相对量。

(3) 在室温下该合金经过较大的塑性变形(例如压缩50％)，其组织会发生哪些变化(4) 变形后再经过750℃充分保温后缓慢冷却到室温，所得到的组织与原完全退火的组织有哪些差别3、请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题：（1） 分析合金I 、II 的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线；（2） 说明室温下I 、II 的相和组织是什么并计算出相和组织的相对含量；（3） 如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分；（4）分析在快速冷却条件下，I 、II 两合金获得的组织有何不同。

4、叙述板条马氏体和下贝氏体的组织形态，并说明板条马氏体和下贝氏体具有良好强韧性的原因。

5、试述冷变形金属在加热时，其组织和性能发生的变化。

6、试论述含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响。

7、论述影响扩散的主要因素。

8、求体心立方结构中的四面体和八面体间隙的半径及其中心位置的坐标。

9、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V1、V2、V3、V4冷却速度下，各得到何种组织（4）指出与V1、V2、V3、V4相对应的热处理工艺名称是什么10、就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；2. 分析含碳量为%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。

11、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e3E线和E点表示的意义；（3）分析合金N的平衡结晶过程。