金属学及热处理习题参考答案
《金属学与热处理》(版)课后习题答案
第一章习题1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R10.已知铁和铜在室温下的晶格常数分别为0.286nm和0.3607nm，求1cm3中铁和铜的原子数。
解：室温下Fe为体心立方晶体结构，一个晶胞中含2个Fe原子，Cu为面心立方晶体结构，一个晶胞中含有4个Cu原子1cm3=1021nm3令1cm3中含Fe的原子数为N Fe，含Cu的原子数为N Cu，室温下一个Fe的晶胞题解为V Fe，一个Cu晶胞的体积为V Cu，则N Fe=1021/V Fe=1021/(0.286)3=3.5x1018N Cu=1021/V Cu=1021/(0.3607)3=2.8X101811.一个位错环能不能各个部分都是螺型位错或者刃型位错，试说明之。
解：不能，因为位错环上各点的位错运动方向是不一样的，而柏氏矢量的方向是确定的。
15.有一正方形位错线，其柏式矢量如图所示，试指出图中各段线的性能，并指出任性位错额外串排原子面所在的位置。
D CbA BAD、BC段为刃型位错；DC、AB段为螺型位错AD段额外半原子面垂直直面向里BC段额外半原子面垂直直面向外第二章习题1.证明均匀形核时，形成临界晶粒的ΔGk 与其体积V 之间的关系为ΔG k = V/2△G v证明：由均匀形核体系自由能的变化（1）可知，形成半径为r k的球状临界晶粒，自由度变化为（2）对（2）进行微分处理，有(3)将（3）带入（1），有（4）由于，即3V=r k S （5）将（5）带入（4）中，则有2.如果临界晶核是边长为a 的正方形，试求其△Gk 和a 的关系。
（完整版）金属学与热处理课后习题答案（崔忠圻版）
（完整版）⾦属学与热处理课后习题答案（崔忠圻版）第⼗章钢的热处理⼯艺10-1 何谓钢的退⽕？退⽕种类及⽤途如何？答：钢的退⽕：退⽕是将钢加热⾄临界点AC1以上或以下温度，保温⼀定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理⼯艺。
退⽕种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退⽕，前者包括完全退⽕、不完全退⽕、球化退⽕、均匀化退⽕，后者包括再结晶退⽕、去应⼒退⽕，根据冷却⽅式可以分为等温退⽕和连续冷却退⽕。
退⽕⽤途：1、完全退⽕：完全退⽕是将钢加热⾄AC3以上20-30℃，保温⾜够长时间，使组织完全奥⽒体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理⼯艺。
其主要应⽤于亚共析钢，其⽬的是细化晶粒、消除内应⼒和加⼯硬化、提⾼塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加⼯性能，消除中碳结构钢中的魏⽒组织、带状组织等缺陷。
2、不完全退⽕：不完全退⽕是将钢加热⾄AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温⼀定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理⼯艺。
对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采⽤不完全退⽕代替完全退⽕达到消除内应⼒、降低硬度的⽬的。
对于过共析钢，不完全退⽕主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应⼒、降低硬度，改善切削加⼯性能。
3、球化退⽕：球化退⽕是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理⼯艺。
主要⽤于共析钢、过共析钢和合⾦⼯具钢。
其⽬的是降低硬度、改善切削加⼯性能，均匀组织、为淬⽕做组织准备。
4、均匀化退⽕：⼜称扩散退⽕，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热⾄略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却⾄室温的热处理⼯艺。
其⽬的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产⽣的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。
5、再结晶退⽕：将冷变形后的⾦属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却⾄室温的热处理⼯艺。
其⽬的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加⼯硬化和残留内应⼒，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
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第一章金属的晶体结构1-1作图表示出立方晶系（ 1 2 3[-2 1 1]、[3 4 6]等晶向。
）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、答：1-2 立方晶系的 {1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。
答：{1 1 1} 晶面共包括（ 1 1 1 ）、（-1 1 1 ）、（1 -1 1 ）、（1 1 -1 ）四个晶面，在一个立方晶系中画出上述四个晶面。
1-3某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数为a=b≠ c,c=2/3a 。
今有一晶面在 X、Y、Z 坐标轴上的结局分别为 5 个原子间距、 2 个原子间距和 3个原子间距，求该晶面的晶面指数。
答：由题述可得： X 方向的截距为×2a/3=2a 。
取截距的倒数，分别为1/5a ，1/2a ，1/2a5a， Y 方向的截距为2a，Z 方向截距为3c=3化为最小简单整数分别为故该晶面的晶面指数为（2，5，5 255 ）1-4 体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2 H（ 1 1 0） ==√2a/2H）==√3a/6（111面间距最大的晶面为（ 1 1 0 ）1-5 面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2H（ 1 1 0） ==√2a/4H（ 1 1 1） ==√3a/3面间距最大的晶面为（ 1 1 1 ）注意：体心立方晶格和面心立方晶格晶面间距的计算方法是：1、体心立方晶格晶面间距：当指数和为奇数是H=，当指数和为偶数时 H=2、面心立方晶格晶面间距：当指数不全为奇数是H=，当指数全为奇数是H=。
1-6 试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。
金属学与热处理答案
4-1分析w c=0.2%、w c=0.6%h w c=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。
解：在室温下，铁碳合金的平衡相是a-Fe（碳的质量分数是0.008%）和Fe s C（碳的质量分数是 6.69%），故（1） w C=0.2%的合金在室温时平衡状态下a相和Fe3C相的相对量分别为w^=0.2%的合金在室温下平衡态下的组织是 a -Fe和P,其组织可近似看做和共析转变完时一样，在共析温度下a -Fe碳的成分是0.0218%,P的碳的成分为0.77%,故w c=0.2% 的合金在室温时组织中P和a的相对量分别为⑵w C=0.6%的合金在室温时平衡状态下a相和Fe3C相的相对量分别为W C=0.6%的合金在室温下平衡态下的组织是 a -Fe和P,在室温时组织中 P和a的相对量为⑶w C=1.2%的合金在室温时平衡状态下a相和F Q C相的相对量分别为w c=1.2%的合金在室温下平衡态下的组织是P和F Q C,在室温时组织中 P的相对量为4-2分析w c=3.5%、w c=4.7%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织变化示意图,并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。
解：w c=3.5%的铁碳合金在室温平衡相是 a -Fe（碳的质量分数是0）和F Q C（碳的质量分数是 6.69%），故（1） w C=3.5%的合金在室温时平衡状态下a相和F Q C相的相对量分别为因为刚凝固完毕时，初生丫相和Ld中碳的成分分别为2.11%和4.3%,所以刚凝固完毕时初生丫相和Ld的相对量分别为碳的成分为 2.11%的初生丫相从共晶温度冷却到共析温度后，它的成分变为0.77%，在冷却过程中它析出F Q C I，每份丫相析出Fe3G的量为现在初生丫相的量是36.53%,所以到共析温度析出的F Q C相对于整体的相对量为因为合金中的初生丫相到共析温度析出F Q C,初生丫相的相对量减少8.27%，余下的丫相在共析温度都转变为P,所以P的相对量为⑵w C=4.7%的合金在室温时平衡状态下a相和F Q C相的相对量分别为因为刚凝固完毕时，初生FeC和Ld中碳的成分分别为 6.69%和4.3%，所以刚凝固完毕时初生FeC和Ld的相对量分别为4-3计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体最大可能含量。
金属学与热处理习题及答案
金属学与热处理习题及答案金属学与热处理习题及答案金属学是研究金属材料的结构、性质和加工工艺的学科，而热处理则是指通过加热和冷却来改变金属材料的性质和结构。
在学习金属学和热处理的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以加深对知识的理解和掌握。
下面将给出一些金属学与热处理的习题及答案。
习题一：金属的晶体结构1. 金属的晶体结构有哪几种？2. 铁素体和奥氏体的晶体结构分别是什么？3. 钨的晶体结构是什么？答案：1. 金属的晶体结构有面心立方结构、体心立方结构和简单立方结构。
2. 铁素体的晶体结构为体心立方结构，奥氏体的晶体结构为面心立方结构。
3. 钨的晶体结构为简单立方结构。
习题二：金属的机械性能1. 什么是屈服强度和抗拉强度？2. 强度和韧性之间的关系是什么？3. 金属的硬度和强度有什么区别？答案：1. 屈服强度是指材料在受力过程中开始发生塑性变形的应力值，抗拉强度是指材料在拉伸过程中最大的抗拉应力值。
2. 强度和韧性是互相矛盾的，一般来说，材料的强度越高，韧性越低。
3. 金属的硬度是指材料抵抗局部压痕的能力，而强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
习题三：热处理工艺1. 什么是退火和淬火？2. 淬火的目的是什么？3. 淬火过程中的冷却介质有哪些？答案：1. 退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程，目的是消除材料内部的应力和改善其机械性能。
淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程，目的是使材料具有高硬度和高强度。
2. 淬火的目的是通过迅速冷却来使材料的组织发生相变，从而提高材料的硬度和强度。
3. 淬火过程中常用的冷却介质有水、油和盐溶液等。
习题四：金属的腐蚀与防护1. 什么是金属的腐蚀？2. 金属腐蚀的原因有哪些？3. 防止金属腐蚀的方法有哪些？答案：1. 金属的腐蚀是指金属在与外界介质接触时，发生化学反应而使其性能和结构受到破坏的过程。
2. 金属腐蚀的原因主要有氧化、电化学腐蚀和化学腐蚀等。
金属学与热处理课后习题答案
第三章1.在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状生长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必需在负的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面状长大。
而固溶体实际凝固时，往往会产生成分过冷，当成分过冷区足够大时，固溶体就会以树枝状长大。
2.何谓合金平衡相图，相图能给出任一条件下的合金显微组织吗？合金平衡相图是研究合金的工具，是研究合金中成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
其中二元合金相图表示二元合金相图表示在平衡状态下，合金的组成相或组织状态与温度、成分、压力之间关系的简明图解。
平衡状态：合金的成分、质量份数不再随时间而变化的一种状态。
合金的极缓慢冷却可近似认为是平衡状态。
三元合金相图是指独立组分数为3的体系，该体系最多可能有四个自由度，即温度、压力和两个浓度项，用三维空间的立体模型已不足以表示这种相图。
若维持压力不变，则自由度最多等于3，其相图可用立体模型表示。
若压力、温度同时固定，则自由度最多为2，可用平面图来表示。
通常在平面图上用等边三角形(有时也有用直角坐标表示的)来表示各组分的浓度。
不能，相图只能给出合金在平衡条件下存在的合金显微组织4.何谓成分过冷？成分过冷对固溶体结晶时晶体长大方式和铸锭组织有何影响？在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。
这种过冷完全是由于界面前沿液相中的成分差别所引起的。
温度梯度增大，成分过冷减小。
成分过冷必须具备两个条件：第一是固~液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固~液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度必须达到一定的值。
对合金而言，其凝固过程同时伴随着溶质再分配，液体的成分始终处于变化当中，液体中的溶质成分的重新分配改变了相应的固液平衡温度，这种关系有合金的平衡相图所规定。
金属学与热处理习题解答
⾦属学与热处理习题解答⾦属学与热处理习题及参考解⼀、论述四种强化的强化机理、强化规律及强化⽅法。
1、形变强化形变强化：随变形程度的增加，材料的强度、硬度升⾼，塑性、韧性下降的现象叫形变强化或加⼯硬化。
机理：随塑性变形的进⾏，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割加剧，结果即产⽣固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻⼒增⼤，引起变形抗⼒增加，给继续塑性变形造成困难，从⽽提⾼⾦属的强度。
规律：变形程度增加，材料的强度、硬度升⾼，塑性、韧性下降，位错密度不断增加，根据公式Δσ=αbGρ1/2，可知强度与位错密度（ρ）的⼆分之⼀次⽅成正⽐，位错的柏⽒⽮量（b）越⼤强化效果越显著。
⽅法：冷变形（挤压、滚压、喷丸等）。
形变强化的实际意义（利与弊）：形变强化是强化⾦属的有效⽅法，对⼀些不能⽤热处理强化的材料可以⽤形变强化的⽅法提⾼材料的强度，可使强度成倍的增加；是某些⼯件或半成品加⼯成形的重要因素，使⾦属均匀变形，使⼯件或半成品的成形成为可能，如冷拔钢丝、零件的冲压成形等；形变强化还可提⾼零件或构件在使⽤过程中的安全性，零件的某些部位出现应⼒集中或过载现象时，使该处产⽣塑性变形，因加⼯硬化使过载部位的变形停⽌从⽽提⾼了安全性。
另⼀⽅⾯形变强化也给材料⽣产和使⽤带来⿇烦，变形使强度升⾼、塑性降低，给继续变形带来困难，中间需要进⾏再结晶退⽕，增加⽣产成本。
2、固溶强化随溶质原⼦含量的增加，固溶体的强度硬度升⾼，塑性韧性下降的现象称为固溶强化。
强化机理：⼀是溶质原⼦的溶⼊，使固溶体的晶格发⽣畸变，对滑移⾯上运动的位错有阻碍作⽤；⼆是位错线上偏聚的溶质原⼦形成的柯⽒⽓团对位错起钉扎作⽤，增加了位错运动的阻⼒；三是溶质原⼦在层错区的偏聚阻碍扩展位错的运动。
所有阻⽌位错运动，增加位错移动阻⼒的因素都可使强度提⾼。
固溶强化规律：①在固溶体溶解度范围内，合⾦元素的质量分数越⼤，则强化作⽤越⼤；②溶质原⼦与溶剂原⼦的尺⼨差越⼤，强化效果越显著；③形成间隙固溶体的溶质元素的强化作⽤⼤于形成置换固溶体的元素；④溶质原⼦与溶剂原⼦的价电⼦数差越⼤，则强化作⽤越⼤。
金属学与热处理课后习题第十一章-参考答案
第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化，对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。
为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。
（2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。
一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。
（2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出1）哪些元素不形成碳化物？2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何？3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何？4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何？答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。
4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。
金属学与热处理课后习题答案
金属学与热处理课后习题答案Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第七章金属及合金的回复和再结晶7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么答：应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。
原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。
因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。
7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。
答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1）7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。
答：再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。
≈δTm，对于工业纯1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T再金属来说：δ值为，取计算。
2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。
=，可得：如上所述取T再W=3399×=℃再=1538×=℃Fe再Cu=1083×=℃再7-4 说明以下概念的本质区别：1、一次再结晶和二次在结晶。
2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。
答：1、一次再结晶和二次在结晶。
定义一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显着下降，性能发生显着变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。
金属学及热处理练习题答案
第一章金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国ARMCO 钢公司在1949年发表的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,缺点是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同,它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。
正因为如此而获得了强度高的优点,但延韧性却差。
1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。
(2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。
(3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。
(4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。
(5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。
2、填空：1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。
2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。
3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。
4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。
5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。
6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ）） .7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。
8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。
9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。
《金属学及热处理》复习习题及答案
第一章金属及合金的晶体结构复习题一、名词解释1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3．空间点阵：描述晶体中原子（离子、分子或原子集团）规律排列的空间格架称为空间点阵。
4．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
5．晶胞：构成晶格的最基本单元。
6．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
7．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
8．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。
9．晶粒：组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状，故通常称之为晶粒。
10．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
11．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
13．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
14．固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。
9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
金属学及热处理复习题及答案
二、填空题1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。
9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
10．位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。
11．在立方晶系中，｛120｝晶面族包括(120)、(120)、(120)、(120)等晶面。
12．点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。
三、判断题1．固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。
（√）2．因为单晶体是各乡异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（×）3．金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。
（×）4．因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。
（√）5．在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。
（√）6．在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方向都具有相同的跃迁几率。
（×）7．因为固态金属的扩散系数比液态金属的扩散系数小得多，所以固态下的扩散比液态下的慢得多。
（√）8．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
（×）9．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（√）四、选择题1．组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：（b）a．相；b．组元；c．合金。
金属学与热处理课后习题-参考答案
第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答：（1）影响材料强度的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例，合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细品强化，对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言，组织结构不同，其力学性能也不相同。
为了提高其强度，可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下，降低形变温度或提高应变速率，合金的强度会增大。
（2）提高材料强度的途径：加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化（沉淀强化和弥散强化）、细晶强化/晶界强度（较低温度）。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答：（1）影响材料塑性的因素：化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利，合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献，在等强温度下，只有晶界强化可以提高强度的同时，提高其韧性，使材料获得细品组织结构可提高其塑性。
一般而言，形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利，而对提高塑性不利。
（2）提高材料塑性的途径：降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类，指出1）哪些元素不形成碳化物？2）哪些元素为弱碳化物形成元素，性能特点如何？3）哪些元素为强碳化物形成元素，性能特点如何？4）何谓合金渗碳体，与渗碳体相比，其性能如何？答：1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2）Mn为弱碳化物形成元素，除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外，几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3）Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和力，只要有足够的碳，就形成碳化物，仅在缺少碳的情况下，才以原子状态融入固溶体中。
4）合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体，它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物，合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，可以提高耐磨性。
《金属学及热处理》复习习题及答案
《金属学及热处理》复习习题及答案第一章金属及合金的晶体结构复习题一、名词解释1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3．空间点阵：描述晶体中原子（离子、分子或原子集团）规律排列的空间格架称为空间点阵。
4．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
5．晶胞：构成晶格的最基本单元。
6．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
7．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
8．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。
9．晶粒：组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状，故通常称之为晶粒。
10．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
11．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
13．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
14．固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。
9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
《金属学及热处理》_崔忠圻编_机械工业出版社_课后习题答案
第一章习题第一章习题1.1.作图表示出立方晶系作图表示出立方晶系作图表示出立方晶系（（1 2 31 2 3）（）、（0 0 0 --1 1 --2（）、（4 2 14 2 14 2 1））等晶面和等晶面和[[-1 0 2]0 2]、、[-2 1 1]2 1 1]、、[3 4 6] [3 4 6] 等晶向等晶向等晶向3.3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上某晶体的原子位于正方晶格的节点上某晶体的原子位于正方晶格的节点上，，其晶格常数a=b a=b≠≠c ，c=2/3a c=2/3a。
今有一晶面在X 、Y 、Z 坐标轴上的截距分别是5个原子间距个原子间距，，2个原子间距和3个原子间距个原子间距，，求该晶面的晶面参数求该晶面的晶面参数。
解：设X 方向的截距为5a，Y 方向的截距为2a，则Z 方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为（2 5 5）4.4.体心立方晶格的晶格常数为体心立方晶格的晶格常数为a ，试求出试求出（（01 0 0）（）、（1 01 1 0）（）、（1 11 1 1））晶面的晶面间距晶面的晶面间距，，并指出面间距最大的晶面并指出面间距最大的晶面解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0）7.7.证明理想密排六方晶胞中的轴比证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633c/a=1.633证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a因△ABC 是等边三角形，所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即因此c/a=√8/3=1.6338.8.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a 9.a））设有一刚球模型设有一刚球模型，，球的直径不变球的直径不变，，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时心立方晶格时，，试计算其体积膨胀试计算其体积膨胀。
金属学与热处理试题及答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版复习自测题绪论及第一章金属的晶体结构自测题(一)区别概念1．屈服强度和抗拉强度；2．晶体和非晶体；3 刚度与强度(二)填空1．与非金属相比，金属的主要特性是2．体心立方晶胞原子数是，原子半径是，常见的体心立方结构的金属有。
3．设计刚度好的零件，应根据指标来选择材料。
是材料从状态转变为状态时的温度。
4 TK5 屈强比是与之比。
6．材料主要的工艺性能有、、和。
7 材料学是研究材料的、、和四大要素以及这四大要素相互关系与规律的一门科学；材料性能取决于其内部的，后者又取决于材料的和。
8 本课程主要包括三方面内容：、和。
(三)判断题1．晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。
( )2．因为面心立方和密排六方晶体的配位数和致密度都相同，因此分别具有这两种晶体结构的金属其性能基本上是一样的。
( )3．因为单晶体具有各向异性，多晶体中的各个晶粒类似于单晶体，由此推断多晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
( )4．金属的理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。
5．材料的强度高，其硬度就高，所以其刚度也大。
(四)改错题1．通常材料的电阻随温度升高而增加。
3．面心立方晶格的致密度为0．68。
4．常温下，金属材料的晶粒越细小时，其强度硬度越高，塑性韧性越低。
5．体心立方晶格的最密排面是｛100｝晶面。
(五) 问答题1．从原子结合的观点来看，金属、陶瓷和高分子材料有何主要区别?在性能上有何表现?2．试用金属键结合的方式，解释金属具有良好导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性。
(六) 计算作图题1．在一个晶胞中，分别画出室温纯铁(011)、(111)晶面及[111)、[011)晶向。
2．已知一直径为11．28mm，标距为50mm的拉伸试样，加载为50000N时，试样的伸长为0.04mm。
撤去载荷，变形恢复，求该试样的弹性模量。
3．已知a-Fe的晶格常数a=0.28664nm，γ-Fe的晶格常数a=0.364nm。
金属学与热处理课后习题答案
第七章金属及合金的回复和再结晶7-1 用冷拔铜丝线制作导线,冷拔之后应如何如理,为什么答：应采取回复退火去应力退火处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度,并保温足够时间,然后缓慢冷却到室温的热处理工艺;原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工,冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力,该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂;因此,应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力主要是第一类内应力,改善其塑性和韧性,提高其在使用过程的安全性;7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后,试画出截面上的显微组织示意图;答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图可参考教材P195,图7-17-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃,试估算其再结晶温度;答：再结晶温度：通常把经过严重冷变形变形度在70%以上的金属,在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度;≈δTm,对于工业1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T再纯金属来说：δ值为,取计算;2、应当指出,为了消除冷塑性变形加工硬化现象,再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃;=,可得：如上所述取T再W=3399×=℃再=1538×=℃Fe再=1083×=℃Cu再7-4 说明以下概念的本质区别：1、一次再结晶和二次在结晶;2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大;答：1、一次再结晶和二次在结晶;定义一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度,保温足够时间后,在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒,位错密度显着下降,性能发生显着变化恢复到冷变形前的水平,称为一次再结晶;它的实质是新的晶粒形核、长大的过程;二次再结晶：经过剧烈冷变形的某些金属材料,在较高温度下退火时,会出现反常的晶粒长大现象,即少数晶粒具有特别大的长大能力,逐步吞食掉周围的小晶粒,其最终尺寸超过原始晶粒的几十倍或上百倍,比临界变形后的再结晶晶粒还要粗大得多,这个过程称为二次再结晶;二次再结晶并不是晶粒重新形核和长大的过程,它是以一次再结晶后的某些特殊晶粒作为基础而异常长大,严格来说它是特殊条件下的晶粒长大过程,并非是再结晶过程;本质区别：是否有新的形核晶粒;2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大;定义再结晶晶核长大：是指再结晶晶核形成后长大至再结晶初始晶粒的过程;其长大驱动力是新晶粒与周围变形基体的畸变能差,促使晶核界面向畸变区域推进,界面移动的方向,也就是晶粒长大的方向总是远离界面曲率中心,直至所有畸变晶粒被新的无畸变晶粒代替;再结晶后的晶粒长大：是指再结晶晶核长大成再结晶初始晶粒后,当温度继续升高或延长保温时间,晶粒仍然继续长大的过程;此时,晶粒长大的驱动力是晶粒长大前后总的界面能的差,界面移动的方向,也就是晶粒长大的方向都朝向晶界的曲率中心,直至晶界变成平面状,达到界面能最低的稳定状态;本质区别：1、长大驱动力不同2、长大方向不同,即晶界的移动方向不同;7-5 分析回复和再结晶阶段空位与位错的变化及其对性能的影响;答：回复阶段：回复：是指冷塑性变形的金属在加热时,在光学显微组织发生改变前即再结晶晶粒形成前所产生的某些亚结构和性能的变化过程;空位和位错的变化及对性能的影响：回复过程中,空位和位错发生运动,从而改变了他们的数量和组态;低温回复时,主要涉及空位的运动;空位可以移至表面、晶界或位错处消失,也可以聚集形成空位对、空位群,还可以与间隙原子相互作用而消失,总之空位运动的结果使空位密度大大减小;电阻率对空位密度比较敏感,因此其数值会有显着下降;而力学性能对空位的变化不敏感,没有变化;中温回复时,主要涉及位错的运动;由于位错滑移会导致同一滑移面上异号位错合并而相互抵消,位错密度略有下降,但降低幅度不大,力学性能变化不大;高温回复时,主要涉及位错的运动;位错不但可以滑移、而且可以攀移,发生多边化,使错密度有所降低,降低系统部分内应力,从而使硬度、强度略有下降,塑性、韧性得到改善;综上,回复过程可以使冷塑性变形的金属在基本保持加工硬化的状态下降低其内应力主要是第一类内应力,减轻工件的翘曲和变形,降低电阻率,提高材料的耐蚀性并改善其塑性和韧性,提高工件使用时的安全性;再结晶阶段：再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度,保温足够时间后,在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒,位错密度显着下降,性能也发生显着变化并恢复到冷变形前的水平;空位和位错的变化及对性能的影响：再结晶阶段主要是位错发生滑移、攀移和多变化,新的无畸变晶粒形成,位错密度显着下降,因塑性变形而造成的内应力可完全被消除,促使硬度和强度显着下降,塑性和韧性得到明显提高;7-6 何谓临界变形度在工业生产中有何实际意义;答：临界变形度：金属在冷塑性变形时,当变形度达到某一数值一般金属均在2%-10%范围内时,再结晶后的晶粒变得特别粗大;这是由于此时的变形度不大,晶核长大线速度和形核率的比值很大,因此得到特别粗大的晶粒;把对应得到特别粗大晶粒的变形度称为临界变形度;实际意义：通常,粗大的晶粒对金属的力学性能十分不能,降低力学性能指标,因此在实际生产时,应当避免在临界变形度范围内进行压力加工;但是,有时为了某种特殊目的,需要得到粗晶粒钢时,例如用于制造电机或变压器的硅钢来说,晶粒越粗大越好磁滞损耗小,效应高,,可以利用这种现象,制取粗晶粒甚至单晶;7-7 一块纯锡板被枪弹击穿,经再结晶退火后,弹孔周围的晶粒大小有何特征,并说明原因;答：弹孔周围晶粒大小特征：晶粒大小随距弹孔的距离产生梯度变化,即距离弹孔距离越近晶粒越细,距离越远晶粒越大,并且在某一距离处变形量处于临界变形量范围内,出现特别粗大晶粒组织;原因：1、锡板被枪弹击穿产生的弹孔相当于弹孔处产生了剧烈的冷塑性变形,且距离弹孔越近则变形越剧烈;2、对冷塑性变形的金属进行再结晶退火,则冷变形的晶粒必然要发生再结晶,且再结晶后的晶粒大小与变形度密切相关,这是因为随着变形度的增加,形变储存能增加,再结晶驱动力增加,形核率N和晶粒长大线速度G同时增加,但G/N 的比值减小,使再结晶的晶粒随变形度增加而变细;3、然而,当变形度在某一临界变形度范围内一般金属在2%-10%范围内,由于变形度不大,G/N的比值很大,使再结晶的晶粒特别粗大;7-8 某厂对高锰钢制碎矿机颚板进行固溶处理时,经1100℃加热后,用冷拔钢丝绳吊挂,由起重吊车送往淬火水槽;行至途中,钢丝绳突然断裂;这条钢丝绳是新的,事先经过检查,并无瑕疵;试分析钢丝绳断裂原因;答：原因：1、按题中所述钢丝绳的质量没有问题,那么钢丝绳发生断裂则必然使是由于所吊颚板重力对钢丝绳产生的应力超过了钢丝绳的抗拉强度造成的;在吊运过程中颚板对钢丝绳产生的应力没有变化,那么发生变化的则必然是钢丝绳的强度;2、由题述,该钢丝绳是冷拔而成,及结果冷塑性变形而成,必然产生了加工硬化现象;由于颚板经过1100加热固溶处理,所以在吊运过程中,高温颚板对冷拔钢丝绳起到了加热作用,当钢丝绳温度超过其再结晶温度时,则会发生再结晶现象,导致钢丝绳强度显着下降,致使颚板重力对钢丝绳产生的应力超过了钢丝绳的强度,导致钢丝绳断裂;7-9 设有一楔形板坯结果冷轧后得到相同厚度的板材,然后进行再结晶退火,试问该板材的晶粒大小是否均匀答：不均匀原因：1、对冷塑性变形的金属进行再结晶退火,则冷变形的晶粒必然要发生再结晶,且再结晶后的晶粒大小与变形度密切相关,这是因为随着变形度的增加,形变储存能增加,再结晶驱动力增加,形核率N和晶粒长大线速度G同时增加,但G/N的比值减小,使再结晶的晶粒随变形度增加而变细;2、此外,当变形度在临界变形度范围内一般金属在2%-10%范围内,由于变形度不大,G/N的比值很大,使再结晶的晶粒特别粗大;3、由题述,是由厚度不一的楔形板冷变形成相同厚度的板材,则板材的不同位置的变形度必然不同,所以再结晶后的晶粒大小也必然不同;7-10 金属材料在热加工时为了获得细小晶粒组织,应该注意一些什么问题答：热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变形过程,塑性变形引起的加工硬化和回复再结晶引起的软化几乎同时进行;所以,在热加工时为了获得细小晶粒我觉得应该注意以下几点：1、变形程度;变形度越大则再结晶晶粒的尺寸越小,同时要避开临界变形度范围,防止产生粗大晶粒;2、热加工的温度;即再结晶温度,再结晶温度越高,再结晶的晶粒越大,而且易于引起二次再结晶,得到异常粗大的晶粒组织;3、变形速度;增大变形速度,可推迟再结晶,并提高再结晶转变速度,细化晶粒;4、热加工后的冷却;冷却速度过慢,会造成晶粒粗大;5、原始晶粒的大小;这是因为当变形度一定时,材料的原始晶粒越细,则再结晶后的晶粒越细;6、在金属材料中加入适量的Al、Ti、V、Nb等碳、氮化物形成元素,析出弥散的第二相质点,可以有效地阻止高温下晶粒的长大;7-11 为获得细小的晶粒组织,应根据什么原则制订塑性变形及退火工艺答：塑性变形原则：增大变形度,避开临界变形度范围,保证变形均匀性;退火工艺原则：降低再结晶退火温度,缩短再结晶退火保温时间;。
金属学与热处理答案
第4章 习题4-1 分析w C =%、w C =%、w C =%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物和组织组成物的含量。
解：在室温下，铁碳合金的平衡相是α-Fe(碳的质量分数是%)和Fe 3C(碳的质量分数是%)，故(1) w C =%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.690.2%100%97.13%6.690.008%197.13% 2.87%Fe C α-=⨯=-=-= w C =%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，其组织可近似看做和共析转变完时一样，在共析温度下α-Fe 碳的成分是%，P 的碳的成分为%，故w C =%的合金在室温时组织中P 和α的相对量分别为0.20.0218%100%23.82%0.770.0218%123.82%76.18%P α-=⨯=-=-= (2) w C =%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.690.6%100%91.14%6.690.008%191.14%8.86%Fe C α-=⨯=-=-= w C =%的合金在室温下平衡态下的组织是α-Fe 和P ，在室温时组织中P 和α的相对量为0.60.0218%100%77.28%0.770.0218%177.28%22.72%P α-=⨯=-=-= (3) w C =%的合金在室温时平衡状态下α相和Fe 3C 相的相对量分别为3 6.69 1.2%100%82.16%6.690.008%182.16%17.84%Fe C α-=⨯=-=-= w C =%的合金在室温下平衡态下的组织是P 和Fe 3C ，在室温时组织中P 的相对量为3 6.69 1.2%100%92.74%6.690.77%192.74%7.3%P Fe C -=⨯=-=-=4-2 分析w C =%、w C =%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织变化示意图，并计算室温下的组织组成物和相组成物的含量。
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第一章金属及合金的晶体结构一、名词解释：1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
4．晶胞：构成晶格的最基本单元。
5．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
6．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。
7．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
8．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
9．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
10．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
11．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
12．固溶体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题：1．晶体与非晶体的根本区别在于原子（分子、离子或原子集团）是否在三维空间做有规则的周期性重复排列。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
9．位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。
10．在立方晶系中，｛120｝晶面族包括(120)、(120)、(102)、(102)、(210)、 (210)、(201)、 (201)、(012)、(012)、(021)、(021)、等晶面。
11．点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用亚晶界来描述。
三、判断题：1．固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。
（√）2．因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。
（×）3．金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。
（×）4．因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。
（√）5．在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。
（√）6．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。
（×）7．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（√）四、选择题：1．组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：（b）a．相；b．组元；c．合金。
2．正的电阻温度系数的含义是：（b）a．随温度升高导电性增大；b．随温度降低电阻降低；c．随温度增高电阻减小。
3．晶体中的位错属于：（c）a．体缺陷；b．面缺陷；c．线缺陷；d．点缺陷。
4．亚晶界是由：（b）a．点缺陷堆积而成；b．位错垂直排列成位错墙而构成；c．晶界间的相互作用构成。
5．在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：（b）a．<100>；b．<110>；c．<111>。
6．在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：（b）a．｛100｝；b．｛110｝；c．｛111｝。
7．α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型：（b）a．面心立方和体心立方； b．体心立方和面心立方；c．均为面心立方； d．均为体心立方8．固溶体的晶体结构与相同。
（a）a．溶剂； b．溶质； c．其它晶型。
9．间隙相的性能特点是：（c）a．熔点高，硬度低； b．硬度高，熔点低；c．硬度高，熔点高五、问答题：1．常见的金属晶格类型有哪几种？回答要点：1）体心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。
2）面心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。
3）密排六方晶格；其晶胞是一个立方六柱体，在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。
2．金属化合物具有什么样的性能特点？回答要点：熔点高、硬度高、脆性大。
3．指出下面四个晶面和四个晶向的指数填写在对应的括号内。
晶面OO′A′A、OO′B′B、OO′C′C、OABC、AA′C′C、AA′D′D；晶向OA、OB、OC、OD、OC′、OD′。
答：晶面OO′A′A：（010）；晶面110）；晶面OO′C′C：（100）；晶面OABC：（001）；晶面AA′C′C：（110）；晶面AA′D′D：（210）。
晶向OA：[100]；晶向OB：[110]；晶向OC：[010]；晶向OD：[120]；晶向OC′：[011]；晶向OD′：[122]。
5．在立方晶胞中标出以下晶面和晶向：晶面DEE′ D′：（210）；晶面DBC′：（111）or （1 1 1）晶向D′ E′：[120]；晶向C′ D：[011]。
第二章金属及合金的相图一、名词解释：1．枝晶偏析：固溶体合金结晶时，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。
先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。
结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均，这种现象称为枝晶偏析或晶内偏析。
2．中间相：金属化合物也叫中间相，是不同组元间发生相互作用，形成了不同于任一组元的具有独特原子排列和性质的新相，这种新相可以用分子式来大致表示其组成，但这种分子式不一定符合传统化学价的概念。
3．固溶强化：通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。
4．脱溶反应：α’ →α+β，式中α’是亚稳定的过饱和固溶体，β是稳定的或亚稳定的脱溶物，α是一个更稳定的固溶体，晶体结构和α’一样，但其成分更接近平衡状态。
5．包晶偏析：包晶转变的产物β相包围着初生相α，使液相与α相隔开，液相和α相中原子之间的相互扩散必须通过β相，这就导致了包晶转变的速度往往是极缓慢的。
实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中的原子扩散往往不能充分进行，导致生成的β固溶体中发生较大的偏析，称之为包晶偏析。
二、填空题：1．固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高。
2．Cu-Ni合金进行塑性变形时，其滑移面为{111} 。
3．固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。
4．以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。
5．共晶反应式为Ld ←→αc+βe，共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行。
三、判断题：1．间隙固溶体一定是无限固溶体。
（×）2．间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
（√）3．平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。
（×）4．在共晶相图中，从L中结晶出来的β晶粒与从α中析出的βⅡ晶粒具有相同的晶体结构。
（√）5．一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。
（×）四、选择题：1．在发生L→α+β共晶反应时，三相的成分：（b）a．相同； b．确定； c．不定。
2．共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时，其组成相为：（d） a．γ+α+β； b．γ+α； c．γ+β； d．α+β3．一个合金的组织为α+βⅡ +（α+β），其组织组成物为:（b）a．α、β； b．α、βⅡ、（α+β）； c．α、β、βⅡ。
4．具有匀晶型相图的单相固溶体合金：（b）a．铸造性能好； b．锻压性能好；c．热处理性能好； d．切削性能好5．二元合金中，共晶成分的合金：（a）a．铸造性能好； b．锻造性能好；c．焊接性能好； d．热处理性能好五、问答题：1．熟悉Pb-Sn二元合金相图，1）分析几类成分的合金的平衡结晶过程；画出室温平衡组织式意图；标上各组织组成物。
2）熟悉杠杠定律在合金组织组成物的相对量计算中的运用。
2．（略）第三章金属与合金的结晶一、名词解释：1．结晶：纯金属或合金由液体转变为固态的过程。
2．重结晶：也叫二次结晶，是金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程，改变了晶体结构。
3．过冷度：理论结晶温度（T0）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。
4．变质处理：在浇注前向金属液中加入少量变质剂促进形核的处里工艺。
二、填空题：1．金属结晶时，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度越大。
2．纯金属的结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和长大。
3．当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是促进形核，细化晶粒。
4．液态金属结晶时，结晶过程的推动力是自由能差（△F）降低，阻力是自由能增加。
5．能起非自发生核作用的杂质，必须符合结构相似、尺寸相当的原则。
6．过冷度是指理论结晶温度与实际结晶温度之差，其表示符号为△T。
7．过冷是结晶的必要条件。
8．细化晶粒可以通过增加过冷度、添加变质剂和附加振动等途径实现。
9．典型铸锭结构的三个晶区分别为：表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。
三、判断题：1．纯金属的结晶过程是一个恒温过程。
（√）2．液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。
（√）3．凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（×）4．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
（×）5．金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。
（√）6．纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。
（×）7．当晶核长大时，随过冷度增大，晶核的长大速度增大。
但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。
（√）8．当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。
（×）9．当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多面体。
（×）10．在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件，与标准晶粒度图作比较，级数越高，晶粒越细。
（√）11．过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
（√）四、选择题：1．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（b）a．越高；b．越低；c．越接近理论结晶温度。
2．为细化晶粒，可采用：（b）a．快速浇注；b．加变质剂；c．以砂型代金属型。
3．实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得细小晶粒：（a）a． N/G很大时；b．N/G很小时；c．N/G居中时。
4．纯金属结晶过程处在液-固两相平衡共存状态下，此时的温度将比理论结晶温度：（b）a．更高； b．更低； c；相等； d．高低波动5．液态金属结晶时，（c）越大，结晶后金属的晶粒越细小。