金属学答案
金属学考试答案2
铸铁的组织结构有基本组织和石墨组成：
HT250 灰铸铁 最低抗拉强度350Pa
KTH350-10 黑心可锻铸铁 350Pa 最低申长率10%
亚共析钢的正常淬火加热温度为Ac3+30-50。
原因：亚共析钢若加热温度过高奥氏体晶粒粗大，若低于Ac3钢种有为转变的铁素体，这样淬火后的组织就会出现软点；过共析钢若淬火温度过高将得到粗大的马氏体大量残余奥氏体，使钢的性能恶化。
组织特点：在上贝氏体中的铁素体条间还可能存在未转变的残余奥氏体，下贝氏体也是有铁素体和碳化物组成。
热处理是将钢在固态下加热到，保温，冷却到室温以改变钢的组织结构，以改变其性能一种加工工艺。
通过适当的热处理可以提高钢的力学性能，延长使用寿命。
原则上只有加热和冷却是法师溶解度显著变化，或者类似纯铁的同素异构体转变，既有固态相变发生的合金才能进行热处理。
钢在回火是的转变：回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度保温一段时间，是淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。
淬火钢的组织主要是马氏体或马氏体加残余奥氏体。
淬火钢回火时转变：马氏体中碳的偏聚，马氏体分解，残余奥氏体的转变，碳化物的转变，渗碳体的聚集长大和a相回复，再结晶。
奥氏体形成过程：奥氏体形核，长大，剩余奥氏体的溶解，奥氏体成分均匀化。
影响奥氏体形成速度的因素：加热时间和保温时间，原始组织的影响，化学成分(碳，合金元素）
奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧性越好。
影响奥氏体晶粒大小的因素：加热温度和保温时间，加热速度，钢的化学成分，钢的原始组织。
淬透性与淬硬性的区别：淬透性表示钢淬火是或的马氏体的能力，淬硬性表示钢淬火是的硬化能力，它们之间无必然联系。
金属学原理试题及答案
金属学原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属晶体中最常见的晶格类型是（）。
A. 立方晶格B. 六方晶格C. 四方晶格D. 三角晶格2. 下列元素中，属于铁素体的组成元素是（）。
A. 碳B. 镍C. 铬D. 锰3. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？（）。
A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 电子迁移4. 在金属学中，霍尔-佩奇关系是用来描述（）。
A. 晶粒大小与强度的关系B. 晶界特性C. 位错密度D. 相界面5. 金属的热处理过程中，淬火后的金属通常需要进行（）。
A. 回火B. 正火C. 退火D. 时效6. 金属的疲劳断裂通常起始于（）。
A. 表面B. 晶界C. 晶内D. 夹杂物7. 金属的腐蚀类型中，电化学腐蚀属于（）。
A. 全面腐蚀B. 局部腐蚀C. 应力腐蚀D. 腐蚀疲劳8. 在金属学中，奥氏体转变是指（）。
A. 面心立方晶格转变为体心立方晶格B. 体心立方晶格转变为面心立方晶格C. 六方密堆积晶格转变为体心立方晶格D. 体心立方晶格转变为六方密堆积晶格9. 金属的硬度测试中，布氏硬度测试法适用于（）。
A. 极硬金属B. 极软金属C. 中等硬度金属D. 脆性材料10. 金属的冷加工可以提高其（）。
A. 塑性B. 硬度C. 韧性D. 导电性二、填空题（每题2分，共20分）11. 金属的冷加工硬化可以通过________方法来消除。
12. 金属的再结晶温度通常低于其________温度。
13. 在金属学中，________是指金属在塑性变形后，通过加热而发生的晶格重建过程。
14. 金属的腐蚀速率与________的浓度有关。
15. 金属的晶界通常是________的来源。
16. 金属的相图是用来描述合金在不同温度和组成下的________状态。
17. 金属的疲劳寿命可以通过________测试来评估。
18. 金属的断裂韧性是指材料在________作用下发生断裂的能力。
金属学课程-第4章 习题答案
第4章 习题4-1 分析w C =0.2%、w C =0.6%、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α-Fe （碳的质量分数是0.008%）和Fe 3C （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 =0.2%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 =0.6%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 =0.6%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 =1.2%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 =1.2%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 =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。
钢铁研究总院博士生金属学考题答案
参考答案一、名词解释：1、孪晶：以共格界面相连接、晶体学取向成镜面对称的一对晶体。
2、合金：由两种或多种化学组分构成的由金属基固溶体或化合物组成的具有金属性的材料。
3、金属间化合物：晶体结构主要由电负性、尺寸元素或电子浓度因素等决定的由金属与金属或金属与类金属之间形成的化合物。
4、包晶相变：一种在恒温下发生的可逆相变，冷却时由液相和一种或多种先凝固的固相共同转变为一种新的固相，加热时则由一固相同时生成一个液相和一种或多种固体相。
5、Goss 织构：立方点阵金属多晶体形变再结晶后形成的{110}<001>型织构。
6、形变诱导相变：形变后存在于母相中的形变储能促使相变明显加速进行，使冷却相变的实际发生温度比平衡相变温度升高、使新相生成量比平衡量增大、使新相生成时间缩短的现象。
7、二次再结晶：再结晶完成后继续保温过程中发生的反常晶粒长大现象。
8、Orowan 机制：位错滑移遇到第二相颗粒阻碍时，位错线通过弓出而绕过第二相颗粒并在第二相颗粒周围留下一位错环的位错运动机制。
二、立方晶系晶面间距的计算公式为：d =晶向夹角的计算公式为：cos θ奥氏体（111）晶面间距为：1110.21055nm d ==铁素体（011）晶面间距为：0110.20512nm d ==二者之间相差很小，配合良好，且均为最密排晶面，而其他晶面间的配合均存在明显的晶面间距差别，因而相变时优先采用该配合关系。
立方晶系[101]与[011]方向（它们均为在（111）晶面上的密排方向）的夹角为：cos 1/2,60θθ=== 立方晶系[111]与[111]方向（它们均为在（011）晶面上的密排方向）的夹角为：cos 1/3,70.53θθ===二者之间存在一定的角度差，相变过程中需要相应的密排方向进行一定的变形来相互适应，因而晶向间的位向关系并非完全平行，大致相差5.26º。
若配合晶面也发生一定的变形来相互适应，则可使该角度差减小。
金属学课程-第3章 习题答案
第3章习题3-1 在正温度梯度下，为什么纯金属凝固时不能呈树枝状成长，而固溶体合金却能呈树枝状成长？答：纯金属凝固时，要获得树枝状晶体，必须在负的温度梯度下；在正的温度梯度下，只能以平面方式长大。
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。
3-3 有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的w Ni=90%，另一个铸件的w Ni=50%，铸后自然冷却。
问：（1）凝固后哪个铸件的枝晶偏析严重？（2）哪种合金成分过冷倾向较大？（3）室温下哪个铸件的硬度较高？答：（1）w Ni=50%的合金枝晶偏析严重。
在铸件的形状、尺寸和冷却条件相同的情况下，枝晶偏析的程度主要取决于液、固相线之间的水平距离，水平距离越大，结晶出来的固相成分和合金成分的差别越大，枝晶偏析越严重。
w Ni=50%的合金液、固相线之间的水平距离大，所以枝晶偏析严重。
（2）w Ni=50%的合金成分过冷倾向大。
w Ni=50%的合金就是w Cu=50%的合金，w=90%的合金就是w Cu=10%的合金；把Cu看作溶质，溶质溶度越大，越容易Ni形成成分过冷，所以w Cu=50%的合金（即w Ni=50%的合金）成分过冷倾向大。
（3）w Ni=50%的合金硬度高，溶质含量越高，固溶强化的效果越好。
3-4 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？答：成分过冷是指合金凝固时由于液固界面前沿溶质浓度分布不均匀，使其实际温度低于其理论熔点而造成的一种特殊过冷现象。
在正的温度梯度下，若无成分过冷，晶体以平面方式生长，界面呈平直界面。
成分过冷区较小时，晶体以胞状方式生长，呈现凸凹不平的胞状界面，称为胞状组织或胞状结构。
成分过冷区大时，晶体可以树枝状方式生长，形成树枝晶。
在两种组织形态之间还会存在过渡形态：平面胞状晶和胞状树枝晶。
当成分过冷度大于形成新晶核所需要的过冷度时，就会在固液界面前沿的液相中产生大量的新晶核，从而获得等轴晶粒。
金属学作业及答案
问答题氢对焊接质量的影响：主要是造成氢脆、白点、气孔、冷裂纹。
控制氢，以减轻氢对焊接质量的影响：1.限制焊接材料的含氢量，使用前烘干。
2.严格清理工件及焊丝，去除工件表面的锈、氧化皮、油污和吸附水分。
3.冶金处理（1）在药皮或焊剂中加入Sio2和CaF2去氢（2）适当增加焊接材料的氧化性（3）加碲、硒和稀土元素进行脱氢处理4.调整工艺参数和工艺过程5.脱氢处理。
熔渣可分为几类？1，氧化物型熔渣，TiO2-CaO-SiO2,渣系氧化性强。
2，盐-氧化物型熔渣，CaO-CaF2-SiO2,熔渣的氧化性较小。
3，盐型熔渣，CaF2-NaF，该类渣氧化性最小。
影响过度系数的因素：1，合金元素的物理化学性质。
2，合金元素的含量。
3，合金元素的粒度。
4，药皮或焊剂的成分。
5熔渣碱度。
6，药皮或焊剂的相对数量及焊接工艺。
摩擦对塑性成型过程的影响：在某些情况下，摩擦对塑性成形会起到有益的作用，可以利用摩擦阻力来控制金属的流动方向。
但在通常情况下，摩擦对塑性成形是十分有害的：1，由于工件在接触面上的质点受到摩擦阻力的作用而流动困难，从而导致工件塑性变形不均匀，产生附加应力，当附加拉应力的数值超过材料的强度极限时，可能会造成开裂，另外，还会造成变形物体形状的歪扭，形成残余应力。
2，为了塑性成形所需的能量和成形力，需用大吨位设备来完成塑性成形过程。
3，加剧模具的磨损，降低了模具的使用寿命。
4，使工件脱模困难，影响了制件的表面质量。
影响摩擦因数的主要因素：1,金属的种类和化学成分。
2，工、模具的表面状态。
3，接触面的单位压力。
4，变形温度。
影响缩松和缩孔的主要因素：1，化学成分。
2，孕育的影响。
3，铸型条件。
4，铸件模数。
5，铸型种类。
缩松和缩孔的防止方法：1，铁液的化学成分。
2，铸型条件。
3，铸造工艺（1）顺序凝固和同时凝固原则（2）合理的浇注工艺设计（3）加压补缩。
熔渣分子理论的要点：1，液态熔渣由自由氧化物及其复合物的分子组成。
金属学原理习题及答案
1) 2
6
3
a[100] → a [101] + a [101];
2)
2
2
a [112] + a [111] → a [111];
3) 3
2
6
a[100] → a [111] + a [111].
4)
2
2
11. 已知柏氏矢量 b=0.25nm，如果对称倾侧晶界的取向差θ =1°及 10°，求晶界
上位错之间的距离。从计算结果可得到什么结论？
106Nb 中所含空位数目。 2. 若 fcc 的 Cu 中每 500 个原子会失去一个原子，其晶格常数为 0.36153nm，试
求铜的密度。 3. 在铁中形成 1mol 空位的能量为 104.675KJ，试计算从 20℃升温之 850℃时空
位数目增加多少倍？ 4. 有两个被钉扎住的刃型位错 A-B 和 C-D，他们的长度 x 相等，且有相同的 b
增大冷变形量至 80％，再于 650℃退火 1 h，仍然得到粗大晶粒。试分析其原 因，指出上述工艺不合理处，并制定一种合理的晶粒细化工艺。 13．灯泡中的钨丝在非常高的温度下工作，故会发生显著的晶粒长大。当形成横 跨灯丝的大晶粒时，灯丝在某些情况下就变得很脆，并会在因加热与冷却时 的热膨胀所造成的应力下发生破断。试找出一种能延长钨丝寿命的方法。
很大变形的原因。(l=0.154nm, h2=nl2) 7. 有两种激活能分别为E1=83.7KJ/mol和E2=251KJ/mol的扩散反应。观察在温度
从 25℃升高到 600℃时对这两种扩散的影响，并对结果作出评述。
第五章
1. 有一根长为 5 m，直径为 3mm 的铝线，已知铝的弹性模量为 70Gpa，求在 200N 的拉力作用下，此线的总长度。
金属学第1章答案
第一章思考题与习题及答案1-1 注释下列力学性能指标。
σb、δ、ψ、HBW、HRC、HV、αk、KⅠC答：σb——抗拉强度指标。
反映零件在外力作用下抵抗断裂的能力。
δ——断后伸长率。
表示试样被拉断后，伸长的长度同试样原始长度之比的百分率。
ψ——断面收缩率。
表示试样被拉断后，断面缩小的面积与原始截面积之比的百分率。
HBW——硬度指标。
是由布氏硬度试验测定的。
HRC——硬度指标。
是由洛氏硬度试验测定的。
HV——硬度指标。
是由维氏硬度试验测定的。
αk——冲击韧度指标。
反映材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
KⅠC——断裂韧度指标。
反映材料抵抗脆性断裂的能力。
1-2 何为金属的强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度？答：强度——是指材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
塑性——是指金属材料产生塑性变形而不破坏的能力。
硬度——表示金属局部表面抵抗更应物体压入的能力。
冲击韧度——反映材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
断裂韧度——反映材料抵抗脆性断裂的能力。
1-3 为什么机械零件大多以σs为设计依据？答：由于大多数机械零件在设计时都以不发生塑性变形为原则，σs反映了材料抵抗塑性变形的能力，因此，机械零件大多以σs为设计依据。
1-4 什么叫屈强比？它有何实际意义？答：在工程上使用的金属材料，不仅要求高的屈服强度σs ，同时还要求具有一定的屈强比，即σs/σb。
屈强比愈小，零件的可靠性愈高。
在超载的情况下，由于塑性变形使材料的强度提高而不至立刻断裂，但屈强比太小，材料的强度利用率太低，造成浪费。
对于弹簧钢来说，要求高的屈强比。
1-5 什么是疲劳破坏？如何提高零件的疲劳抗力？答：金属材料在远低于其屈服强度的交变应力的长期作用下，发生的断裂现象，称为金属的疲劳。
绝大多数机械零件的破坏主要是疲劳破坏。
影响材料疲劳强度的因素很多，除了材料本身的成分、组织结构和材质等内因外，还与零件的几何形状、表面质量和工作环境等外因有关。
2023大学_金属学试题及答案
2023金属学试题及答案2023金属学试题及答案(一)一、简述下列概念1、孪晶：是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面(即特定取向关系)构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为"孪晶"，此公共晶面就称孪晶面。
2、再结晶温度：当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒──再结晶核心。
新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化,这一过程称为再结晶。
其中开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温度3、脱溶现象：在过饱和固溶体中，呈溶质原子发生偏聚，并沉析出新相的现象。
4、过冷度：熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。
纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。
5、扩散系数：表示固体气或体扩散程度的物理量。
扩散系数是指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的固体或气体量。
二、下列叙述是否正确1、元素在相互作用中都力求使其外层电子结构变得与之相邻的惰性气体元素相似。
对2、空位或间隙原子在每一温度都有一个相应的平衡浓度，温度越高，平衡浓度月低。
错3、一个相的稳定与否，不能单独由这个相相来决定，而取决于共生相的自由能的高低。
对4、结晶过程是一个形核和长大的过程。
对5、晶体成长的条件是：液相中的原子向晶体扩散;晶体的表面牢固的接纳原子。
对6、细化晶粒是提高铸件强度和韧性的重要途径。
对7、单晶体的弹性模量不具有方向性。
错8、螺型位错运动的方向与滑移方向垂直。
对9、面心立方金属很少进行孪生，只有少数金属在极低温度下才发生孪生。
对10、回复过程使点缺陷的密度显著上升。
错11、面心立方和密排六方结构是原子排列最密的结构对12、任何一个晶面在晶体中总是重复出现的。
对13、凡是在脱溶过程中能GP区或过渡相的合金，都应该是不能够进行时效强化的合金。
错14、脱溶相的半径越小，其自由能越高，它在母相中的固溶度也越大。
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进步钢的淬透性。
〔√ 〕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响。
〔 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，那么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，那么强度越高，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响。
〔X 〕5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。
金属专业试题及答案
金属专业试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 扩散C. 相变D. 晶界滑移2. 金属的热处理中，淬火后进行的下一步处理通常是？A. 回火B. 正火C. 退火D. 时效3. 金属的腐蚀类型中，与氧气反应的腐蚀是？A. 化学腐蚀B. 电化学腐蚀C. 物理腐蚀D. 生物腐蚀4. 金属的晶格结构中，面心立方晶格的符号是？A. BCCB. FCCC. HCPD. SC5. 金属的疲劳失效通常发生在？A. 表面C. 晶界D. 晶核6. 金属的硬度测试中，布氏硬度测试使用的是？A. 钻石锥B. 钢球C. 硬质合金球D. 金刚石球7. 金属的焊接中，电弧焊属于哪种焊接方法？A. 压力焊B. 熔化焊C. 压力熔化焊D. 钎焊8. 金属的塑性加工中，锻造属于哪种加工方式？A. 冷加工B. 热加工C. 冷热加工D. 非加工9. 金属的热膨胀系数与温度的关系是？A. 线性关系B. 非线性关系C. 无关D. 反比关系10. 金属的断裂韧性通常用哪个参数来表示？A. 屈服强度B. 抗拉强度D. 冲击韧性答案：1-5 A A B A D 6-10 B B B B D二、填空题（每空1分，共10分）1. 金属的热处理包括______、______、______等过程。
答案：淬火、回火、退火2. 金属的腐蚀防护措施包括______、______、______等。
答案：涂层保护、阴极保护、阳极保护3. 金属的塑性变形可以通过______、______、______等方式实现。
答案：位错运动、相变、晶界滑移4. 金属的疲劳失效通常与______、______、______等因素有关。
答案：应力集中、材料缺陷、环境条件5. 金属的焊接缺陷包括______、______、______等。
答案：气孔、裂纹、夹杂三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述金属的热处理的目的和基本过程。
金属学课后习题答案完整版
金属学课后答案第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？答：S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。
S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。
2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：简单点阵结构和复杂点阵结构简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
3.简述合金钢中碳化物形成规律。
答：①当rC/rM>0.59时，形成复杂点阵结构；当rC/rM<0.59时，形成简单点阵结构；②相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成复合碳化物。
③NM/NC比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难；⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。
4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：A形成元素均使S、E点向_____移动，F形成元素使S、E点向_____移动。
S点左移意味着_____减小，E点左移意味着出现_______降低。
（左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量）5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。
答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。
优先形成碳化物，余量溶入基体。
淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。
溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。
回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。
非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。
(完整版)金属学及热处理习题参考答案(1-9章)
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。
金属学原理习题及答案
⾦属学原理习题及答案⾦属学原理习题库第⼀章1. 原⼦中⼀个电⼦的空间位置和能量可⽤哪四个量⼦数来决定？2. 在多电⼦的原⼦中，核外电⼦的排布应遵循哪些个原则？3. 铬的原⼦序数为24，共有四种同位数：4.31%的Cr 原⼦含有26 个中⼦，83.76%含有28 个中⼦，9.55%含有29 个中⼦，且2.38%含有30 个中⼦。
试求铬的原⼦量。
4. 铜的原⼦序数为29，原⼦量为63.54，它共有两种同位素Cu63 和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分⽐。
5. 已知Si 的原⼦量为28.09，若100g 的Si 中有5×1010 个电⼦能⾃由运动，试计算：(a)能⾃由运动的电⼦占价电⼦总数的⽐例为多少？(b)必须破坏的共价键之⽐例为多少？6. 何谓同位素？为什么元素的相对原⼦质量不总为正整数？7. 已知Si 的相对原⼦质量为28.09，若100g 的Si 中有5×1010 个电⼦能⾃由运动，试计算：(a)能⾃由运动的电⼦占价电⼦总数的⽐例为多少？(b)必须破坏的共价键之⽐例为多少？第⼆章1. 试证明四⽅晶系中只有简单⽴⽅和体⼼⽴⽅两种点阵类型。
2. 为什么密排六⽅结构不能称作为⼀种空间点阵？3. 标出⾯⼼⽴⽅晶胞中（111）⾯上各点的坐标。
4. 标出具有下列密勒指数的晶⾯和晶向：a)⽴⽅晶系(421)，(-123)，(130)，[2-1-1]，[311]；b)六⽅晶系(2-1-11)，(1-101)，(3-2-12)，[2-1-11]，[1-213]。
5. 试计算⾯⼼⽴⽅晶体的(100)，(110)，(111)，等晶⾯的⾯间距和⾯致密度，并指出⾯间距最⼤的⾯。
6. 平⾯A 在极射⾚平⾯投影图中为通过NS 及核电0°N，20°E 的⼤圆，平⾯B的极点在30°N，50°W 处，a)求极射投影图上两极点A、B 间的夹⾓；b)求出A 绕B 顺时针转过40°的位置。
(完整版)金属学材料学课后习题答案全
1-1. 为什么说钢中的S、P 杂质元素在一般情况下是有害的？答：S容易和Fe结合形成熔点为989C的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性；P与Fe 结合形成硬脆的F&P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。
1-2. 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：可以分为简单点阵结构和复杂点阵结构，简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
1-3. 简述合金钢中碳化物形成规律。
答:①当r C r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当r C r x0.59时，形成简单点阵结构；② 相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K 都能溶解其它元素，形成复合碳化物。
③强碳化合物形成元素优先与碳结合形成碳化物。
④N M N C 比值决定了碳化物类型⑤碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难。
1-4.合金元素对Fe - F&C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大Y 相区的元素均使S、E点向左下方移动；凡是封闭丫相区的元素均使S E 点向左上方移动。
S 点左移，意味着共析碳量减少； E 点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减少。
1-19. 试解释40Cr13 已属于过共析钢，而Cr12 钢中已经出现共晶组织，属于莱氏体钢。
答：①因为Cr属于封闭y相区的元素，使S点左移，意味着共析碳量减小，所以钢中含有Cr12%寸，共析碳量小于0.4%，所以含0.4%C 13%Cr的40Cr13不锈钢就属于过共析钢。
②Cr使E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减小。
在Fe-C相图中，E点是钢和铁的分界线，在碳钢中是不存在莱氏体组织的。
但是如果加入了12%的Cr,尽管含碳量只有2%左右，钢中却已经出现了莱氏体组织。
1-21. 什么叫钢的内吸附现象？其机理和主要影响因素是什么？答：合金元素溶入基体后，与晶体缺陷产生交互作用，使这些合金元素发生偏聚或内吸附，使偏聚元素在缺陷处的浓度大于基体中的平均浓度，这种现象称为内吸附现象。
金属学答案
2、Wc=0.6%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算转变过程：1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金处按匀晶转变析出奥氏体，L≒γ，组织为液相+奥氏体。
2）继续冷却，直至消耗完所有液相，全部转变为奥氏体组织。
4）当合金冷却至与铁素体先共析线相交时，从奥氏体中析出先共析铁素体α，组织为奥氏体+先共析铁素体5）当合金冷却至共析温度（727℃）时，奥氏体碳含量沿铁素体先共析线变化至共析点，发生共析转变γ≒α+Fe3C，此时组织为先共析铁素体+珠光体6）珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但数量很少，可忽略不计。
所以室温下的组织为：先共析二次渗碳体+珠光体组织含量计算：Wα（先））=（0.77-0.6）/（0.77-0.0218）×100%≈22.7%，Wp=1- Wα（先）≈77.3% 相含量计算：Wα=（6.69-0.6）/（6.69-0.0218）×100%≈91.3%，W Fe3C= 1- Wα≈8.7%3、 Wc=1.2%的转变过程及相组成物和组织组成物含量计算转变过程：1）液态合金冷却至液相线处，从液态合金处按匀晶转变析出奥氏体，L≒γ，组织为液相+奥氏体。
2）继续冷却，直至消耗完所有液相，全部转变为奥氏体组织。
3）当合金冷却至与渗碳体先共析线（碳在奥氏体中的溶解度曲线）相交时，从奥氏体中析出先共析二次渗碳体，组织为奥氏体+先共析二次渗碳体4）当温度冷却至共析温度（727℃）时，奥氏体碳含量沿溶解度曲线变化至共析点碳含量，发生共析转变γ≒α+Fe3C，组织为珠光体+先共析二次渗碳体5）珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但数量很少，可忽略不计。
所以室温下的组织为：先共析二次渗碳体+珠光体组织含量计算：WFe3C（先）=（1.2-0.77）/（6.69-0.77）×100%≈7.3%，Wp=1- W Fe3C（先）≈92.7% 相含量计算：Wα=（6.69-1.2）/（6.69-0.0218）×100%≈82.3%，W Fe3C= 1- Wα≈16.7%4-2分析Wc=3.5%，Wc=4.7%的铁碳合金从液态到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。
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1. 不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？如何控制焊缝中的含碳量？答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织，降低焊缝的韧性，提高冷裂纹敏感性。碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间腐蚀。 选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。
8.同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别？为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接？
答：在调质状态下焊接，若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生，必须适当采用预热，层间温度控制，中间热处理，并焊后及时进行回火处理，若为减少热影响的软化，应采用热量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接热输入越小越好。
6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？
答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬倾向，马氏体转变温度低，无自回火过程，因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。
7.比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向.
答：1、冷裂纹的倾向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而冷裂倾向更大。2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严重，焊接时易产生洁净裂纹，热裂倾向较大。3、消除应力裂纹倾向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，对于SR有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高，SR倾向较大。
4. 简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因？在母材和焊缝合金成分一定的条件下，焊接时应采取何种措施防止热裂纹？答：产生原因：{1}奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，街头在冷却过程中产生较大的拉应力；{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于有杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹；{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。 防止方法：{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织，以FA模式凝固，无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%，适当提高铁素体化元素含量，使焊缝δ%提高，从而提高抗裂性；Ni>15%时，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝、净化晶界作用，以提高抗裂性；{4}选择合适的焊接工艺。
3. 18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。 防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低C%，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。
5. 奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料？答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能，采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，更有利于提高耐点蚀性能。
6. 铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题？焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。 SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝。 CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。 焊接工艺特点：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施，T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理，严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同，采用不同焊材和工艺方法。
10低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别？why？
答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少，选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物，可保证低温下有一定的AK要求。 对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热，产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热。采用SAW时，可用振动电弧焊法防止生成柱状晶。
第三章：合金结构钢
1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问Байду номын сангаас？
答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
3.Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？
答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。
2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火
在退火状态下焊接：常用焊接方法均可，选择材料时，焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，主要合金也要与母材一致，在焊后调质的情况下，可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹。
因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大，在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹，一般要进行复杂的焊接工艺，采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能。
5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。
答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术。。典型的低碳调质钢的焊接热输入应控制在Wc?0.18％时不应提高冷速，Wc?0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括屋间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。