金属学计算题
《金属学原理》各章习题及解答(晶体的塑性变形)
第8 章晶体的塑性形变题解1. 细铜棒两端固定，从100°C 冷却到0°C，问发生的内应力有多大?铜的热膨胀系数=1.5×10-6/°C，弹性模量E=1.103×1011 Pa)。
解：设棒长为 1 ，热膨胀系数α=1.5×10-6/°C ，从100°C 冷却到0°C 棒收缩量∆L=α∆T=1.5×10-6×100=1.5×10-4，如果棒仍保持弹性范围，根据胡克定律，内应力σ应为：σ=Eε=1 ×11 ××−4 =×7.103 10 1.5 10 Pa 1.65 10 Pa2. 板材轧制时，设弹性变形量从表面到中心是线性的。
(a)压下量不大时，表面仍处在弹性范围，画出加载及卸载时从表面到中心的应力分布；(b)表面发生了塑性形变，但中心仍处于弹性围，画出加载及卸载时从表面到中心的应力分布。
解：(a)当压下量不大表面仍处在弹性范围时，因表面变形量最大，所以整个板处于弹性范围，加载时，应力与应变正比，所以应力从表面到中心亦呈线性分布，如下图(a)所示。
卸载后，弹性应变完全回复，板内无应力存在。
(b)当表面发生了塑性形变但中心仍处于弹性围时，表面层已屈服，它的应力与应变关关系不再符合胡克定律，所以表层应力的增加斜率降低，如下图(b)所示；卸载后，表层的塑性形变不能回复，内部的弹性变形要回复，因此，表层受内部收缩而产生压应力，因表层留下的永久变形不能回复而使内部产生拉伸应力，这些残余应力的分布如下图(c)所示。
3. 体心立方晶体可能的滑移面是{110}、{112}及{123}，若滑移方向为[111]，具体的滑移系是哪些?解：一个具体的滑移系的滑移方向必在滑移面上，根据晶带定律可知，滑移方向为[111] 时，对于{110}滑移面，可能的滑移面是(110)、(011)和(101 )。
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。
《金属学原理》典型题例
《金属学原理》典型题例晶体结构章节1. 纯铁在912 ℃ 由bcc结构转变为fcc结构，体积减少1.06%，根据fcc形态的原子半径计算bcc形态的原子半径。
它们的相对变化为多少？如果假定转变前后原子半径不便，计算转变后的体积变化。
这些结果说明了什么？2. 铜的相对原子质量为63.55，密度为8.96g/cm3，计算铜的点阵常数和原子半径。
测得Au的摩尔分数为40%的Cu-Au固溶体，点阵常数a=0.3795nm，密度为14.213g/cm3，计算说明他是什么类型的固溶体。
3. Fe-Mn-C合金中，Mn和C的质量分数为12.3%及1.34%，它是面心立方固溶体，测得点阵常数a=0.3642nm，合金密度为7.83g/cm3，计算说明它是什么类型的固溶体。
4 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：①立方晶系(421)，(123)，(130)，[211]，[311]；②六方晶系(2111)，(1101)，(3212)，[2111]，[1213]。
5 已知纯钛有两种同素异构体：低温稳定的密排六方结构 ??Ti和高温稳定的体心立方结构??Ti，其同素异构转变温度为882.5℃，计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.2951nm， cα20℃=0.4679 nm，aβ900℃=0.3307nm)。
6 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。
7 Mn的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为α为0.632nm，ρ为7.26g/cm3，r为0.112nm，问Mn晶胞中有几个原子，其致密度为多少？8 ①按晶体的钢球模型，若球的直径不变，当Fe从fcc转变为bcc时，计算其体积膨胀多少？②经X射线衍射测定，在912℃，α-Fe的a=0.2892nm，γ-Fe的―――――――――――- 1 -a=0.3633nm，计算从γ-Fe转变为α-Fe时，其体积膨胀为多少？与①相比，说明其产生差异的原因。
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 ）。
金属学练习题及部分答案
二00二年试题：一.名词解释（20分，每个2.5分）（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度（5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。
写出立方晶系空间点阵特征。
（10分）三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。
并简述影响铸锭结晶组织的因素。
（10分）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。
（10分）五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。
简述影响扩散的因素。
（10分）六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。
（10分）七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。
（10分）八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。
（10分）九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。
（10分）十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。
（10分）（单考生做）十一.简述铸锭的宏观偏析。
（10分）（单考生做）十二.简述金属晶体中缺陷的类型。
（10分）（单考生做）答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。
2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。
6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
7，滑移第：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。
8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。
二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。
立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。
金属学与热处理试题及答案
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。
《金属学原理》练习题-金属和合金的固态结构
1．图Ex1-1的晶体结构中包含两类原子，把这个晶体结构抽象出空间点阵，画出其中一个
结构基元。
图Ex1-1
2．在一个单斜单胞中画出(010)、(110)、(121)、(312)等晶面；以及画出[111]、[231]、[011]和[211]等晶向。
3．用四轴坐标系画出六方晶系的(0211)、(0121)、(1110)等晶面及[0211]、[1132]、[1253]等晶向。
4．写出图Ex1-2中晶向的四轴坐标晶向指数。
图Ex1-2
5．晶面：(234)、(120)、(111)、(241)、(122)、(143)、(101)、(010)和(234)中有哪些面属于同一个晶带？求出该晶带轴。
6．计算面心立方、体心立方结构的(100)、(110)、(111)、(112)晶面的面密度，计算密排六方结构的(0001)、(1010)晶面的面密度。
7．氢原子溶解在铝中形成什么类型固溶体？它应存在于点阵的什么位置？为什么？
8．铜的密度为8.96g/cm 3。
①计算铜的点阵常数和原子半径。
②测得x(Au)=40%的Cu--Au 固溶体点阵常数a=0.3795nm ，密度为14.213g/cm 3，计算说明这合金是什么类型的固溶体。
9．纯铁在912°C 由BCC 结构转变为FCC 结构，体积减少1.06%，根据FCC 结构的原子半径计算BCC 结构的原子半径。
它们的相对变化为多少?如果假定转变前后原子半径不变，计算转变后的体积变化。
这些结果说明了什么？。
《金属学原理》习题解答余永宁第四章
第4章 扩散1. 一块厚度为d 的薄板，在T 1温度下两侧的浓度分别为w 1，w 0（w 1＞w 0），当扩散达到平稳态后，给出①扩散系数为常数，②扩散系数随浓度增加而增加，③扩散系数随浓度增加而减小等三种情况下浓度分布示意图。
并求出①种情况板中部的浓度。
解：一维扩散的平稳态有 D Cxd d =常数①扩散系数为常数时，d C /d x 也应为常数，故浓度分布是直线。
其中部的浓度C w w =−12②扩散系数随浓度增加而增加时，d C /d x 应随浓度增加而减小，浓度分布曲线是上凸的曲线。
③扩散系数随浓度增加而减小时，d C /d x 应随浓度增加而增加，浓度分布曲线是下凹的曲线。
2. 上题d =2mm，w 1=1.4%，w 0=0.15％。
在T 1温度下w 1和w 0浓度的扩散系数分别为D w 1=7.7×10-11m 2⋅s -1，D w 0=2.5×10-11m 2⋅s -1。
问板的两侧表面的浓度梯度的比值为多大?设w =0.8％≡ρ=60kg/m 3，问扩散流量为多少?（设扩散系数随浓度线性变化）解：①两侧表面的浓度梯度的比值：因 D C x D C xw w1010d d d d =，故 d d d d C x C x D D w w 100125770325===...②因扩散系数随浓度线性变化，设D =a+bC 因 D a bC D a bC 1100=+=+求得 010111011C C D D b C C C D D D a −−=−−−=扩散流量 J a bC C x =−+()d d 上式积分得 −=++Jx aC bC d22边界条件：x =l ，C =C 0；代入上式得：J a C C b C C l=−−+−[()()]10120221把a 和b 代入得J D D D C C C C D D C C C C l D D C C l =−−−−−+−−−=−−{()()()}()()110101*********10101212把重量百分数转化为体积浓度，因w =0.8％≡60kg/m3故 C C 130314086010501508601125=×=⋅=×=⋅−−.....kg m kg m 把浓度代入流量式子，最后得J =−−××⋅⋅=×⋅⋅−−−−−−−(..)(.).77251051125102102441011321621kg m s kg m s 3. 根据图4-5(b)和(c)给出的资料，计算x (Ni)=0.4以及x (Ni)=0.6两种合金在900°C 时的互扩散系数。
金属学习题
金属学常识一．填空1.在物质内部，凡是原子呈无规则排列的称为非晶体，凡是原子呈有规则排列的称为晶体，绝大多数金属和合金属于晶体。
2.原子在晶体中排列规律的空间格架，叫做晶格；能够反映晶格特征的最小几何单元叫做晶胞。
3.晶体结构的缺陷有空体、间隙原子和位错。
4.根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位臵不同，固溶体可分为间隙固溶体和臵换固溶体两种。
5.在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有铁素体和奥氏体，属于金属化合的是渗碳体，属于混合物的有珠光体和莱氏体。
6.在铁碳合金相图中冷却时从奥氏体中析出铁素体的开始线为GS，碳在奥氏体中的溶解度线为ES。
7.碳素钢中的有益元素为硅Si和锰Mn，有害元素为硫S和磷P。
8.白口铸铁中的碳主要以渗碳体形式存在，而灰口铸铁中的碳主要以片状石墨形式存在。
9.金属结晶过度的大小与冷却速度有关，冷却速度越快金属的实际结晶温度越低，过冷度也越大。
二．判断1.同素异构转变时，金属的体积不发生变化。
×2.热加工过程实际上是加工硬化和再结晶这两个过程的交替进行。
√3.金属化合物的晶格类型完全不同于任一组元的晶格类型。
√4.碳在奥氏体中的溶解度随温度的升高而减小。
×5.奥氏体向铁素体的转变是铁发生同素异构转变的结果。
√6.碳素工具钢都是优质或高级优质钢。
√7.低碳钢的强度、硬度低，但具有良好的塑性、韧性及焊接性。
√8.金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。
√9.一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。
√10.通过热处理可以改变灰铸铁的基本组织，故可显著地提高其力学性能。
×11.可锻铸铁比灰铸铁的塑性好，因此可以进行锻压加工。
×12.钢中的硫和磷都是有害的杂质元素，应严格控制他们的含量。
√13.非金属夹杂会降低钢的塑性，韧性，但不会降低疲劳强度。
×14.优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。
√15.08钢的含碳量为0.8%。
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。
金属材料计算题
一、选择题（共5小题，每小题4分，满分20分）1、某赤铁矿的样品中，铁元素的质量分数为65%，则该赤铁矿中Fe2O3的质量分数为（）A、92.86%B、91.86%C、90.86%D、89.86%2、今有1g某铁合金试样放在氧气流里灼烧，把生成的气体全部通入足量澄清石灰水中，得到0.04g白色沉淀，试分析该铁的合金属于（）A、高碳钢B、低碳钢C、中碳钢D、生铁3、12.8g某铁矿石中含氧化铁6.4g（设该铁矿石中不含其他铁的化合物），则该铁矿石中铁元素的质量分数为（）A、35%B、40%C、50%D、80%4、将12.5g某钢铁样品，粉碎后置于氧气炉中灼烧，充分反应后得到0.22g二氧化碳，则该样品中含碳元素的质量分数是（）A、0.18%B、0.22%C、0.48%D、0.6%5、某磁铁矿石200t，经分析其中含铁元素86.9t，则磁铁矿中四氧化三铁的质量分数为（）A、50%B、60%C、65%D、70%二、解答题（共7小题，满分0分）6、现有菱铁矿（主要成分是FeCO3）60g，研碎后与足量盐酸充分反应，可得到标准状况下的二氧化碳11.2L（标准状况下二氧化碳的密度为1.97g/L），求该菱铁矿石中FeCO3的质量分数？_________．7、有一不纯的黄铁矿样品，主要成分是FeS2，经分析知道该黄铁矿中铁元素的质量分数为35%，则该样品中FeS2的质量分数是多少？8、某炼铁厂用赤铁矿石（主要成分Fe2O3）作原料冶炼生铁，今欲冶炼含铁96%的生铁500t，若生产过程中铁的损耗忽略不计，则至少需要含Fe2O385%的赤铁矿多少吨？9、把CO通过6g加热的赤铁矿矿石的粉末，待反应完全后，测得固体物质的质量为4.56g，求该赤铁矿石中Fe2O3的质量分数是多少？10、某钢铁厂用含杂质19%的赤铁矿冶炼生铁，求8000kg这种矿石可冶炼出含杂质3.5%的生铁多少千克？11、今欲制得50t含铁98%的生铁，需要含杂质10%的赤铁矿（主要成分是Fe2O3）多少吨？12、工业上用煅烧石灰石的方法制取CO2，今欲制取2240LCO2（已知CO2的密度为1.97/L），若用含杂质20%的石灰石来制取，需要这种石灰石多少千克？_________．1、解答：解：该矿石中氧化铁的质量分数为：65%÷=92.86%；2·、解答：解：钢根据含碳量不同可以分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，它们的含碳量为：低碳钢的碳含量小于0.25%，中碳钢的碳含量在0.25%﹣﹣0.6%之间，高碳钢的碳含量大于0.6%，根据方程式C+O2CO2、Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O可得关系式：C～CO2～CaCO3（解法一）设碳的质量为xC～CO2～CaCO312 100x 0.04g解得：x=0.0048g所以合金中碳元素的质量分数为，故属于中碳钢（解法二）铁合金样品中的碳完全转入到CaCO3中，故样品中含碳．合金中碳元素的质量分数为，故属于中碳钢3、解：6.4gFe2O3中铁元素的质量为6.4g×=4.48g；铁矿石中铁元素的质量分数=100%=35%．4、解：钢铁样品碳在氧气中充分燃烧后全部生成二氧化碳，根据反应前后元素质量不变，生成二氧化碳中碳元素质量即样品中碳元素的质量；生成二氧化碳中所含碳元素的质量为0.22g××100%=0.6g，即样品中含碳0.06g，则样品中碳元素的质量分数．故选C．5、解答：解：根据含Fe3O4的质量为：86.9t×=86.9t×=120t，则磁铁矿中Fe3O4的质量分数为：×100%=60%；故选B．6、分析：根据二氧化碳的体积和密度可求出二氧化碳的质量，根据生成的二氧化碳的质量和化学方程式可求出反应物菱铁矿中碳酸亚铁的质量分数；解答：解：生成的质量11.2L×1.97g/L=22.1g，设该菱铁矿中FeCO3的质量分数为x%FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+H2O116 4460g×x% 22.1g=，x%=97.1%答：该菱铁矿中FeCO3的质量分数为97.1%．故答案为：97.1%7、分析：样品中FeS2的质量分数=×100%，要解决问题需要找出FeS2与黄铁矿的质量关系；黄铁矿因含FeS2而含铁元素，铁元素为FeS2与黄铁矿的“关联元素”，因此黄铁矿中铁元素的质量即为FeS2中铁元素的质量，据此建立关系解决问题．解答：解：设黄铁矿中FeS2的质量分数为x%，又设黄铁矿的质量为w关系式：FeS2～Fe120 56wg×x% wg×35%=，x%=75% 答：该黄铁矿中FeS2的质量分数为75%．8、分析：工业冶炼生铁的原理反应为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；根据反应中生成铁的质量，可计算参加反应的氧化铁的质量；结合生铁、赤铁矿中主要成分的含量，可计算出铁及赤铁矿的质量．解答：解：设需要赤铁矿的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO2160 112x×85% 500t×96%=，x=806.72t ：至少需要含Fe2O385%的赤铁矿806.72t点评：在使用化学方程式进行计算时，代入化学方程式的量一定是纯净物的质量，不能把混合物的质量直接代入化学方程式进行计算．9、分析：由反应后固体物质铁的质量、赤铁矿石的质量，根据一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式，可以计算出赤铁矿石中氧化铁的质量分数．解答：解：设赤铁矿石中Fe2O3的质量分数x．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2固体质量减轻160 112 160﹣112=486g×x 6g﹣4.56g=1.44g=，x=80% 答：该赤铁矿石中Fe2O3的质量分数是80%．10、分析：含杂质的物质在方程式中要转化成纯净物，因此可先求出含杂质铁矿石中三氧化二铁的质量，后根据化学方程式的计算求生成铁的质量，列综合算式时应注意含杂质与纯净物之间的关系．解答：解：设可冶炼出含杂质3.5%的生铁的质量为xFe2O3 +3CO2Fe+3CO2160 1128000Kg×（1﹣19%）x×（1﹣3.5%）=，x=4700.52Kg11、分析：工业冶炼生铁的原理反应为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；根据反应中生成铁的质量，可计算参加反应的氧化铁的质量；结合生铁、赤铁矿中主要成分的含量，可计算出铁及赤铁矿的质量．解答：解：设需含杂质10%的磁铁矿的质量为xFe2O3+3CO2Fe+3CO2160 112x×（1﹣10%）50×98%=，x=75.2t12、分析：根据锻烧石灰石反应的化学方程式，可判断反应中生成二氧化碳与锻烧碳酸钙的质量关系，因此把欲制取二氧化碳的体积转换为质量后，利用反应的化学方程式计算碳酸钙的质量，即可求得需要这种石灰石的质量．解答：解：CO2的质量为2240L×1.97g/L=4412.8g≈4.4Kg设需石灰石的质量为xCaCO3CaO+CO2↑100 44x×（1﹣20%） 4.4Kg=，x=12.5Kg。
金属学及热处理试题
金属学及热处理试题1、过冷奥氏体是指过冷到（）温度以下，尚未转变的奥氏体。
A、MsB、MrC、A12、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（）。
A、C曲线B、铁碳相图C、钢的Ms线3、淬火介质的冷却速度必须（）临界冷却速度。
A、大于B、小于C、等于4、T12钢的淬火加热温度为（）。
A、Accm +30-50°C B、Ac3+30-50°C C、Ac1+30-50°C5、钢的淬透性主要取决于钢的（）。
A、含硫量B、临界冷却速度C、含碳量D、含硅量6、钢的热硬性是指钢在高温下保持（）的能力。
A、高抗氧化性B、高强度C、高硬度和高耐磨性7、钢的淬硬性主要取决于钢的（）。
A、含硫量B、含锰量C、含碳量D、含硅量8、一般来说，碳素钢淬火应选择（）作为冷却介质。
A、矿物油B、20°C自来水C、20°C的10%食盐水溶液9、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力，称为( ).A、淬硬性B、淬透性C、耐磨性10、钢的回火处理在（）后进行。
A、正火B、退火C、淬火11、调质处理就是（）的热处理。
A、淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火12、化学热处理与其热处理方法的主要区别是（）。
A、加热温度B、组织变化C、改变表面化学成分13、零件渗碳后一般须经（）处理，才能使表面硬而耐磨。
A、淬火+低温回火B、正火C、调质14、用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用（）热处理A、淬火+低温回火B、表面淬火+低温回火C、渗碳+淬火+低温回火15、用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（）；A、低温回火B、中温回火C、高温回火1、（2、（）珠光体向奥氏体的转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。
3、（）珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体的混合物，所以它们的力学性能相同。
4、（）钢在实际加热条件下的临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。
有关金属的计算题、图像题、推断题附答案..
专题四有关金属的计算题、图像题、推断题1．200 ℃时，11.6g CO2和水蒸气的混合气体与过量的Na2O2充分反应后，固体质量增加了3.6g，再将反应后剩余固体冷却后加入含有Na＋、HCO－3、SO2－3、CO2－3等离子的水溶液中，若溶液体积保持不变，则下列说法中正确的是( )A．原混合气体的平均摩尔质量为23.2g/molB．混合气体与Na2O2反应过程中电子转移的物质的量为0.25molC．溶液中SO2－3的物质的量浓度基本保持不变D．溶液中HCO－3的物质的量浓度减小，CO2－3的物质的量浓度增大，但是HCO－3和CO2－3的物质的量浓度之和基本保持不变[答案]A[解析]解答本题时首先根据质量守恒定律确定产生O2的量，然后利用Na2O2与CO2、水蒸气反应的物质的量的关系确定CO2和水蒸气的物质的量。
CO2和H2O与过量Na2O2反应的化学方程式分别为：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，反应后固体为Na2O2、NaOH、Na2CO3的混合物。
固体质量增加了3.6g，即生成O2的质量为11.6g－3.6g＝8g，物质的量为8g÷32g/mol＝0.25mol，所以CO2和H2O的总物质的量为0.25mol×2＝0.5mol。
原混合气体的平均摩尔质量为11.6g÷0.5mol＝23.2g/mol。
生成O2的物质的量为0.25mol，而生成1 mol O2转移电子的物质的量为2 mol，所以反应过程中电子转移的物质的量为0.5 mol。
剩余固体中含有Na2O2具有强氧化性，能够将SO2－3氧化为SO2－4，所以SO2－3的物质的量浓度减小。
剩余固体中含有NaOH，溶液中HCO－3的物质的量浓度减小，CO2－3的物质的量浓度增大，但是固体中还含有Na2CO3，所以HCO－3和CO2－3的物质的量浓度之和也要增大。
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二、改善塑性和韧性的机理
晶粒越细小，晶粒内部和晶界附近的应变度差越小，变形越均匀，因应力集中引起的开裂的机会也越小。
晶粒越细小，应力集中越小，不易产生裂纹；晶界越多，易使裂纹扩展方向发生变化，裂纹不易传播，所以韧性就好。
提高或改善金属材料韧性
的途径：① 尽量减少钢中第二
相的数量；② 提高基体组织的
塑性；③ 提高组织的均匀性；
④ 加入Ni 及细化晶粒的元素；
⑤ 防止杂质在晶界偏聚及第二
相沿晶界析出。
三、Fe —Fe 3C 相图，结晶过程
分析及计算
1. 分析含碳0.53～0.77％
的铁碳合金的结晶过程，并画出
结晶示意图。
①点之上为液相L ；①点开始L →γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ； ③点开始γ→α转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为α+ P 。
结晶示意图：
2.
计
算
室
温
下
亚共析钢（含碳量为x ）的组织组成物的相对量。
组织组成物为α、P ，相对量为：
P P W x W -=⨯--=1 W , %1000218.077.00218
.0α或 %1000218.077.077.0⨯--=x
W α
3. 分析含碳0.77～2.11％的铁碳合金的结晶过程。
①点之上为液相L ；①点开始L →γ；①～②之间为L+γ；②点结晶完毕；②～③点之间
为单相γ；③点开始γ→Fe 3C 转变；④点开始γ→ P 共析转变；室温下显微组织为P + Fe 3C 。
结晶过程示意图。
4. 计算室温下过共析钢（含碳量为x ）的组织组成物的相对量。
组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ，相对量为：
P C Fe P W x W -=⨯--=
∏1 W , %10077.069.669.63或 %10077.069.677.03⨯--=x W C Fe 5. 分析共析钢的
结晶过程，并画出结晶
示意图。
①点之上为液相L ；①
点开始L →γ；②点结
晶完毕；②～③点之间
为单相γ；③点γ→ P
共析转变；室温下显微
组织为P 。