江苏大学金属学原理复习题
金属学原理题库
金属学原理试题题库第一章晶体结构晶带轴在晶胞图上画出下列晶面：密排六方点阵（-12-10），体心立方点阵（112），并计算这些晶面的面密度。
在立方晶胞图上画出具有下列指数的晶面和晶向：（001）和[210]，（1-10）和[111]；（321）和[-236]一个密排六方（体心立方，面心立方）晶胞中有（）个原子，致密度为（），配位数为（），原子的最近距离为（）。
（2分）画出NaCl的晶胞（3章），指出它所属的晶系、晶体点阵、空间点阵。
（2+3=5分）04年答：立方晶系，体心立方晶体点阵，简单立方空间点阵。
-- -- -- -- 在六方晶系的晶胞上画出下列晶面和晶向：（1012）、[1120]、[1101]，并列出{1012}晶面族中所有晶面的指数。
（5分）4、既不涉及电子转移，也不涉及电子共用的结合键包括（范德华键、氢键）；两种元素间电负性差大，有利于形成（离子）键。
第2章纯金属结晶—1、液态金属中的结构起伏（2），非均质形核（2）简述题：2、纯金属结晶粒大小的控制方法及机理3、简述影响纯金属结晶后晶粒大小的因素和细化晶粒的方法。
（10分）4、在晶体生长过程中，平滑界面在宏观上呈（台阶状小平面）特征，微观上呈（晶体学界面或小平面界面）特征。
简述纯金属结晶时液固界面前沿液体中温度分布对生长形态的影响。
5．金属凝固时，形核的驱动力是(液－固两相的自有能差小于零)，形核的阻力是(表面能增高)。
6．综述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。
答：必须同时满足以下四个条件，结晶才能进行。
（1）热力学条件为∆G<0。
只有过冷（热过冷）才能使∆G<0。
因为∆G v＝－L m∆T/T m（∆T为过冷度），即金属结晶时，实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度（即∆T＞0）。
（2）动力学条件为存在动态过冷。
即液态金属结晶时，液—固界面要不断地向液相中移动，就必须在界面处有一定的过冷，这是在界面处实现从液体到固体的净原子输送所必须的条件。
《金属学原理》各章习题及解答(第一章晶体题解)汇编
立方体有 4 个 3 次轴，它们是 4 个体对角线，即过立方体中心的 3 个<111>方向；有 3 个 4 次轴，它们是立方体三对平行面的中点连线，即过立方体中心的 3 个<100>方向；有 6 个 2 次轴，它们是过立方体中心的 6 个<110>方向；有 9 个镜面，即过立方体中心的 3 个 {100}面和过立方体中心的 6 个{110}面；有一个对称中心，它就是立方体的中心。 立方体顶面和底面中心与过立方体中心并平行于顶面（和底面）的四边形四个顶点连接起 来就是一个八面体，所以八面体的对称性质与立方体的相同。它有 4 个 3 次轴，3 个 4 次 轴，见上图右 2 图；有 6 个 2 次轴，见上图的右 3 图；有 9 个镜面，上面最右边的图只画 出了四个镜面，它们是过 E、F 点与 ABCD 四边形的两条中线连成的两个面以及 EAFC 面 和 EBFC 面，按同样方法以 A、C 顶点和 B、D 顶点也可各得四个镜面，但是其中有三个 是重复的，所以共有 9 个镜面；八面体中心是对称中心。 下右图是六面柱体和四面体的对称元素的示意图。六面柱体有 1 个 6 次轴，它是过六面柱 体中心并垂直顶面和底面的轴；有 6 个 2 次轴，它们是过六面柱体中心的六边形的三个对 角线和这个六边形对边中点连线；有 7 个镜面，它们是是过六面柱体中心的六边形面、六
3. 在图 1-57 的平面点阵中，指出哪些矢量对是初基矢量对。请在它上面再画出三个不同的 初基矢量对。 解：根据初基矢量的定义，由它们组成的平面 初基单胞只含一个阵点，右图(图 1-57)中的① 和②是初基矢量对，③不是初基矢量对。右图 的黑粗线矢量对，即④、⑤和⑥是新加的初基 矢量对。
4. 用图 1-58a 中所标的 a1 和 a2 初基矢量来写出 r1，r2，r3 和 r4 的平移矢量的矢量式。用图 1-58b 中所标的初基矢量 a1，a2 和 a3 来写出图中的 r 矢量的矢量式。 解：右图(图 1-58)a 中的 a1 和 a2 表 示图中的各矢量：
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。
江苏大学考试试题2006A金属材料学
课程名称：金属材料学（A）考试日期：2006.5
专业学号：姓名：
题号
一
二
三
四
总计
核查人签名
得分
阅卷人签名
一、填空题（30分，每空格1分）
Байду номын сангаас1、钢的强化机制主要有、、、。其中对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。
2、提高钢淬透性的作用是、
。
3、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指、、。
4、高锰钢（ZGMn13）在Acm以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织。
5、4Cr13含碳量（质量分数）为0.4%左右，但已是属于过共析钢。
6、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大。
三、问答题（40分）
1、试总结Ni元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。（10分）
4、选择零件材料的一般原则是、、
和环境协调性等其它因素。
5、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向方移动，例
等元素（写出2个）；凡封闭γ区的元素使S、E点向方移动，例等元素（写出2个）。S点左移意味着。
6、QT600-3是，“600”表示，“3”表示。
7、H68是，LY12是，QSn4-3是。
3、从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?（8分）
4、试从合金化原理角度分析9Mn2V钢的主要特点。（10分）
2、高速钢的热处理工艺比较复杂，试回答下列问题：（每小题3分）
1）淬火加热时，为什么要预热?
2）高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加热温度在1200~1240℃，淬火加热温度为什么这样高?
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。
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。
金属学复习题
第二章纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法。
基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。
结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。
过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。
从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。
根据 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷大。
临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。
晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。
细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。
什么是过冷度？为什么金属结晶一定要有过冷度？过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。
液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。
从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。
根据 T R k ∆∝1可知当过冷度T ∆为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ∆∝∆）也为无穷大。
临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。
晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度选择题：1.通常实际液态金属结晶时________。
a以自发形核为主 b以非自发形核为主 c边形核边长大d待各处都有晶格形成后，再以核晶方式长大。
2.通常，实际液态金属结晶时，过冷度越大，则_________。
a 形核率N越大，生长速度G越小，所以晶粒越细小b 形核率N越小，生长速度G越大，所以晶粒越细小c 形核率N增长越快，但生长速度G增长较慢，所以晶粒越细小d 生长速度G增长越快，但形核率N增长较慢，所心晶粒越细小3.液态金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将_________。
金属学原理复习资料
金属学原理复习资料第一章金属的晶体结构1、什么是金属学？答:研究金属与合金的成分、组织、性能以及三者之间的关系及其变化规律的学科。
2、金属与非金属的本质区别是？答：金属是具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度的升高而增加；非金属是具有负的电阻温度系数的物质。
3、为什么原子总是自发的趋于紧密排列？答：最密排列时结构最稳定，能量最低。
4、晶体的特性有哪些?答: （1）具有一定的熔点（2）具有固定外形（3）具有各向异性5、常见3种典型晶体结构。
原子数原子半径配位数致密度滑移面滑移方向滑移面系数Bcc280.68{110}<111>12 Fcc4120.74{111}<110>12Hcp6120.74{0001}36、什么是多晶性转变或同素异构转变？答：当外部条件（温度、压强）改变时，金属内部由一种晶体结构转变成另一种晶体结构的转变。
7、纯铁的同素异构转变：δ-Fe —(1394℃) →?-Fe —(912℃) →ɑ-Fe8、常见晶体缺陷有哪些？答：（1）点缺陷：空位、间隙原子、置换原子。
（2）线缺陷：刃型位错、螺旋位错。
（3）面缺陷：晶体表面、内界面（晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错、相界）。
9、什么是柏氏矢量？答：用来表示位错的性质，和表示位错的晶格畸变的大小和方向，从而使人们研究位错时摆脱位错区域原子具体排列细节的约束的一个矢量。
10、什么是堆垛层错?答：晶面堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体面缺陷。
11、相界有哪几类？答：共格界面、半共格界面、非共格界面。
12、什么是共格界面？答：指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，为两种晶格所共有。
13、刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直，这是刃型位错的一个重要特征。
14、螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行，这是螺型位错的重要特征。
15、不含位错的晶须，不易塑性变形，因而强度很高；而工业纯铁中含有位错，易于塑性变形，所以强度很低。
江苏大学考研真题—江苏大学硕士研究生入学考试_金属学(附答案)
千里之行，始于足下。
第 1 页/共 5 页2023年年江苏大学硕士研究生入学考试 -金属学(附答案)一 名词解释（每题3分，共24分）1 滑移系2 临界过冷度3 再结晶织构4 平衡分配系数5 柯肯达尔效应6 衔接线7 不全位错8 柏氏矢量二 Al —Cu 相图的局部如图2-1所示。
1 分析5.6%Cu 合金和5.7%Cu 合金在平衡凝结和迅速冷却不平衡结晶时室温组织特点。
（ 6分）2 图中的α相为何种晶体结构？（ 3分）3计算亚共晶合金在温度为T E （共晶反应前）时的平衡分配系数（ 5分） 4 画出T=560℃温度时各相的自由能—成分曲线暗示图。
（ 5分）图2-1 第二题图三 图3-1为一连铸坯低倍组织照片，说明各晶区的名称及成因；若想得到更多的等轴晶粒，可采用哪些主意或措施？（15分）591朽木易折，金石可镂。
图3-1 第三题图四蔓延的微观机制有哪些？普通情况下哪种机制蔓延速度快，为什么？一个经凝结而有微观非平衡偏析的合金，生产中常采用什么主意使合金匀称化？描述该过程应用哪种蔓延第二定律的解？（15分）五按照Fe- FeC相图，计算含0.4%C的亚共析钢在室温平衡组织中铁素体与渗3碳体的相对分量，以及先共析铁素体和珠光体的相对分量，画出室温下的组织图（标明组织）。
（17分）六、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。
（20分）七、阐述堆垛层错与不全位错的关系，指出FCC结构中常产生的不全位错的名称、柏氏矢量和它们各自的特点。
（20分）八、对图8-1所示Fe-Cr-C三元相图的变温截面，写出图中合金Fe-13%Cr-0.2%C的平衡结晶过程，比较其室温组织与Fe-0.2%C合金室温组织的区别。
（10分）千里之行，始于足下。
第 3 页/共 5 页图8-1 第八题图九、简述再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区别冷、热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？（10分）参考答案一、 名词解释1滑移系：把一个滑移面和此面上的一个滑移方向组合称为滑移系。
江大金属材料学复习资料讲解
1.牌号的意义QT500-22 QT：球铁。
500：最低抗拉强度（N/mm2），Rm>=400MPa。
22：最低断后伸长率（%），A>=22%。
2.F稳定化元素和A稳定化元素F：使A区缩小，S（共析点）向左上方移动，①与α-Fe无限互溶：Cr、V；②有限溶解：Mo、W、Ti等。
A：使A区扩大，S点向左下方移动，①与γ-Fe无限互溶：Ni、Mn、Co；②有限溶解：C、N、Cu。
3.K的形成Me的强弱Ti、Nb、V；W、Mo、Cr；Mn、Fe（由强到弱）4.促进回火脆性，Me？如何改善？第一类回火脆性：Mn、Cr；Mo、Ti、V、Al可改善脆性，Si元素可有效地推迟脆性温度区。
第二类回火脆性：Mn、Ni；Mo、W、Ti可有效抑制其他元素偏聚，稀土元素可抑制回火脆性。
5.影响固溶强化的因素？（1）溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大，特别是当原子分数很高时，强化作用更为显着。
（2）溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大。
（3）间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的，故其强化作用大于面心立方晶体的；但间隙原子的固溶度很有限，故实际强化效果也有限。
（4）溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的屈服强度随着价电子浓度的增加而提高。
6.钢的基本强化机制固溶强化（置换↑，间隙↑↑）、位错强化、细晶强化（最理想）、第二相强化（弥散强化）7.钢的强化机制主要有哪些?从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?钢的强化机制主要有：固溶强化、细化强化、位错强化、第二相强化。
从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要途径有：1）细化奥氏体晶粒。
如强碳化物形成元素Ti、Nb、V、W、Mo等。
2）提高钢的回火稳定性。
在相同强度水平下能提高塑性和韧度。
3）改善基体的韧度。
如加Ni。
4）细化碳化物。
碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利。
金属学复习题
⾦属学复习题复习题⼀⼀、名词解释2、加⼯硬化： 5、合⾦：⼆、填空题1、所有的固态物质就其原⼦（或分⼦）排列的规则性来分类，可分为两⼤类，其中把内部原⼦（或分⼦）呈周期性规则排列的物质称为，否则称为。
2、常见的⾦属晶体结构有、和。
3、细化晶粒的⽅法主要有、和机械⽅法。
4、典型铸锭结构的三个晶区分别为、和。
5、⾦属材料热加⼯和冷加⼯的界限是以再结晶温度为界限的。
已知铁的T再=600℃，铅的T再=-33℃，那么在室温下，铁的变形加⼯称为加⼯，铅的变形加⼯称为加⼯。
6、钢的淬透性越⾼，则其C曲线的位置越向（填“左或右”）。
7、机械零件在⼯作条件下，可能受到的负荷有三⼤类，分别是、和。
8、按钢中合⾦元素含量⾼低，可将合⾦钢分为、、。
9、选材通常须遵循的三个原则是、、。
10、冷变形后的⾦属在加热的过程中，随着温度的升⾼和加热时间的延长，其组织和性能⼀般要经历三个阶段的变化，它们依次是、、。
三、选择题（共10分，每⼩题1分）1、从铁碳合⾦相图中可知，共析钢所得到的室温平衡组织为（）。
a、珠光体b、铁素体+珠光体c、低温莱⽒体d、铁素体2、⾦属结晶时，冷却速度越快，其过冷度将：（）a、越⼤b、越⼩c、等于零d、变化不确定3、实际⾦属结晶时，形核速率越⼤，则结晶后所获得的晶粒（）a、越细⼩b、越粗⼤c、⼤⼩不受影响d、变化不确定4、固溶体的晶体结构与（）相同。
a、溶质b、溶剂c、不同于溶剂和溶质的其它晶型d、a、b、c都有可能5、T10钢的含碳量为：（）a、0.10%b、1.0%c、10.0%d、0.01%6、铁素体的机械性能特点是：（）a、低塑性、⾼强度b、⾼塑性、⾼强度c、⾼塑性、低强度d、低塑性、低强度7、GCr15钢中的Cr的平均含量为：（）a、15%b、1.5%c、0.15%d、没有表⽰出来8、汽车、拖拉机的齿轮要求表⾯⾼耐磨性，中⼼有良好的强韧性，应选⽤：（）a、20CrMnMob、65Mnc、Cr12MoVd、T89、铁碳合⾦中，随着碳质量百分数的增加，硬度增加，塑性（）。
金属学原理名词解释江苏大学
金属学原理名词解释江苏大学1.形核功：形成临界晶核所需的能量，即临界晶核形成功2.晶胚：当温度降到熔点以下时，在液态金属中存在结构起伏，即有瞬时存在的有序原子集团，它可能成为均匀形核的“胚芽”或称晶胚3.临界晶核：半径为临界晶核半径r*=-2γ/ΔGv4.动态过冷度：理论结晶温度与实际温度差值，保证凝固速度大于熔化速度的过冷度5.粗糙界面：指微观上在固液面两相界面高低不平，存在几个原子层厚度的过渡层地界面6.光滑界面：指微观上在固液两相界面光滑，固液两相截然分开，固相表面为基本完整的原子密排面7.伪共晶：非平衡凝固条件下，某些非共晶成分（过/亚共晶）的合金得到的共晶组织8.不平衡共晶：成分小于饱和溶解度的合金，由于结晶时冷速快，结晶过程中，固溶体呈枝晶偏析，其浓度偏离了相图中固相所指浓度，因此合金冷却到固相线时的结晶并未结束，并剩余液相。
当合金冷却共晶温度时发生共晶反应，此时形成的共晶组织是不平衡共晶9.离异共晶：共晶体中α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相之间的组织特点消失，这种两相分离的共晶体叫做离异共晶10.上坡扩散：溶质原子从低浓度向高浓度扩散的过程11.均匀化退火：将产生偏析的铸件加热在低于固相或100C~200C温度范围内长时间保温是源自充分扩散，以获得成分均匀的铸件《扩散退火》12.反应扩散：伴随化学反应而形成新相的扩散《相变扩散》13.柯肯达尔效应：由扩散系数不同而引起原子对接面移动的现象14.互扩散：伴有浓度变化的扩散15.自扩散：不依赖于浓度梯度，仅有热振动而产生的扩散16.成分过冷：在合金凝固过程中，液相中溶质的分布发生变化而改变了凝固温度，将界面前沿液体中实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷17.平衡分配系数：一定温度下，两相平衡是固液两相成分之比。
即Ko=Cs/CI18.区域熔炼：利用稳态凝固产生宏观偏析的原理进行金属提炼的办法19.有效分配系数：Ke=结晶过程中固体在相界处的浓度/此时剩余固体的平均浓度20.直线法则：二元系统两相平衡共存时，合金成分点与两平衡相的成分点必须位于一条直线上21.重心法则：处于三相平衡的合金，其成分必位于共轭三角形重心位置22.连接线：三元系中，两相平衡时自由度为2，温度给定后仅剩一个自由度，即只有一个平衡相的成分独立可变，另一瓶横向成分随之变化，两瓶横向的成分存在着对应关系，连接对应成分点的直线叫连接线23.单变量线：三元系中，平衡相的成分随温度变化的空间曲线24.滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合25.临界分切应力：滑移系开动所需最小分切应力26.复滑移：两个或两个以上滑移系同时或交替进行的滑移27.交滑移：当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移的过程28.双交滑移：交滑移后的位错在原滑移面平行的滑移面上继续运动的现象29.孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生30.加工硬化：金属经塑性变形，其力学性能发生明显变化，即随着变形程度的增加，金属的强度，硬度增加。
金属材料考试题
1、试总结Si元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。
答案要点：Si的作用如下：
1）提高钢强度；Si是铁素体形成元素，有较强的固溶强化作用；
2）提高钢的淬透性；可阻止铁素体形核和长大，使“C”曲线右移；
3）提高低温回火稳定性；因Si可以源自制回火时K的形核、长大及转变；4）提高淬火加热温度；，Si提高A1温度。
5）提高抗氧化性，因为它可以形成致密稳定的氧化膜，同时可以提高FeO的形成温度。
6）加热时易脱碳；Si是促进石墨化的元素。
2、画出示意图说明高速钢的铸态组织。简述高速钢中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速钢在淬火加热时，如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有什么特征。
答案要点：高速钢铸态组织中有鱼骨状莱氏体Ld、黑色共析体、白亮马氏体和残余奥氏体组成（图略）。
3、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。
答案要点：球铁中，石墨呈球形，灰口铁石墨呈片状。球状石墨对基体的切割作用和石墨的应力集中效应大大小于片状，球铁基体的利用率大大高于灰口铁，所以球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。
4、铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热热处理来细化。
答案要点：由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变，因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒。
3）改善基体的韧度。如加Ni。
4）细化碳化物。碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利。
5）降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。
6）保证强度时，降低才C%.
4、从热力学和动力学条件分析壁厚铸件可得到石墨组织，而在壁薄时却得到白口组织？
答案要点：从热力学而言，高温铁水冷却时对石墨的形成是有利的。而从动力学条件看，形成石墨需要高的C浓度起伏和Fe、C长距离的扩散，而Fe3C的形成只需要C浓度起伏和Fe、C短距离的扩散，因此不利于石墨的形成但有利于Fe3C的形成。铸件在壁厚时，由于冷速慢，C原子可充分扩散，石墨形成的动力学条件较好，有利于石墨形成。壁薄时，由于铁水冷却快，C原子不能充分扩散，所以易得到Fe3C白口组织。
金属学原理习题及答案
5. Zn 单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为 45°，拉伸后滑移方向与拉 伸轴的夹角为 30°，求拉伸后的延伸率。
6. 试指出Cu和a-Fe两晶体易滑移的晶面和晶向，并求出他们的滑移面间距，滑 移方向上的原子间及点阵阻力。(已知GCu=483GPa，Gα-Fe=81.6GPa，ν=0.3)。
大小和方向(图 3-2)。每个位错都可看作 F-R 位错源。 试分析在其增值过程中两者间的交互作用。若能形成一个大的位错源，使其 开动的 τc 多大？若两位错 b 相反，情况又如何？
图 3-1
图 3-2
图 3-3
5. 如图 3-3 所示，在相距为 h 的滑移面上有两个相互平行的同号刃型位错 A、B。
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
7. 已知平均晶粒直径为 1mm 和 0.0625mm 的 α-Fe 的屈服强度分别为 112.7MPa 和 196MPa，问平均晶粒直径为 0.0196mm 的纯铁的屈服强度为多少？
8. 铁的回复激活能为 88.9KJ/mol，如果经冷变形的铁在 400℃进行恢复处理， 使其残留加工硬化为 60%需 160 分钟，问在 450℃回复处理至同样效果需要 多少时间？
《金属学原理》典型题例汇编
《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)，(1—23)，(130)，[21—1—]，[311]；②六方晶系(211——1)，(11—01)，(321——2)，[211——1]，[12—13]。
α和高温稳定的体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-β，其同素异构转变温度为882.5℃，计算纯钛在室温(20℃)和心立方结构Ti-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。
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形核功：要形成一个临界晶核，必须获得像△G*这样一部分能量，所以称△G*为临界形核功，简称形核功。
晶胚：液态金属中，时聚时散的小晶团称为晶胚临界晶核：在r＝r*时，粒子处于临界状态，因此半径r*的晶核叫做临界晶核。
动态过冷度：能保证凝固速度大于熔化速度的过冷度称为动态过冷度。
粗糙界面：在固、液两相之间的界面以微观来看是高低不平的，存在几个原子层厚度的过渡层，在过渡层中约有半数的位置为固相原子所占据。
光滑表面：在光滑界面以上为液相，以下为固相，液、固两相截然分开，固相的表面为基本完整的原子.伪共晶：不是共晶成分的合金而得到完全共晶的组织叫伪共晶。
不平衡共晶：在不平衡凝固条件下，合金冷却到共晶温度以下时仍有少量液体存在，剩余液相的成分达到共晶成分而发生共晶转变，由此产生不平衡共晶。
离异共晶：在先共晶相数量较多，而共晶体数量甚少的情况下，共晶体中与先共晶相相同的那一相将依附于已有的粗大先共晶相长大，并把先共晶体中的另一部分推向最后凝固的边界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。
反应扩散：通过扩散而产生新相的现象被称为反应扩散成分过冷：固溶体结晶时，尽管实际温度分布不变，但液固界面前沿液相中溶质分布发生变化，液相的熔点也随着变化，这种由于液相成分改变而形成的过冷称为成分过冷。
平衡分配系数：达到平衡时，固相线成分也液相线成分之比。
区域熔炼：对于k＜1的合金，溶质富集于末端，始端得到提纯，对于k＞1合金，溶质富集于始端，末端得到提纯。
（利用稳态凝固产生宏观偏析的原理进行金属提炼的办法）有效分配系数：结晶过程中固体在相界处的浓度和此时余下液体的平均浓度之比。
直线法则：在一定温度下，三元合金两相平衡合金的成分点和两个平衡相的成分点必然位于成分三角形内的同一条直线上，这一规律称为直线法则。
重心法则：当三元合金在一定温度下处于三相平衡时，合金的成分点为3个平衡相的成分点组成的三角形的质量重心，由此称之为重心定律。
连接线：两个平衡相的成分存在着对应的关系，连接对应成分点的直线叫连接线。
单变量线：三元系统中，平衡相的成分随温度变化的空间曲线。
临界分切应变：滑移系统开动所需最小份切应力。
单滑移：外力作用下，当只有一个滑移系统上的分切应力最大并且达到了临界切应力时，系统中只有一个滑移系开动，这种滑移叫做单滑移。
复滑移：由于晶体的转动，使拎一个滑移系参加滑移，从而形成双华谊，多组滑移系参加滑移，称为复滑移。
交滑移：两个或两个以上的滑移面沿同一个滑移方向进行交替滑移的过程，称为交滑移。
孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程叫孪生。
加工硬化：随着变形程度的增加，强度和硬度升高，塑性和韧性下降，此现象就是加工硬化。
形变织构：金属和合金塑性变形时，由于各晶粒的转动，当形变量很大时，各晶粒的取向会大致趋于一致，形变中的这种组织状态叫做形变织构。
位错点阵阻力：位错在晶体中运动，每隔一个原子间距必然越过一个能垒，因此位错本身受到一种阻力，称为点阵阻力。
纤维组织：当形变量很大时，各晶粒已辨别不出来，而呈现纤维状的条纹，称为纤维组织。
再结晶：经冷变形的金属，在足够高的温度地下加热时，通过新晶粒重新形核和长大，以无畸变的新晶核逐渐取代变形晶粒的过程。
回复：经冷变形的金属加热时，显微组织改变前所产生的某些亚结构和性能变化的阶段。
动态回复：在热变形过程中发生的回复称为动态回复。
动态再结晶：再结晶温度以上变形和再结晶同时进行的现象。
二次再结晶：当变形程度很大时或在较高温度下某些晶粒异常长大。
多边化：由于冷变形后同号刃型位错在滑移面上塞积而引起点阵轻微弯曲，在退火过程中，通过刃型为错的攀移和滑移，使同号位错沿着垂直于滑移面的方向排列或小角度晶界的过程。
储存能：金属塑性变形时，外力所做的的功除了转换为热量外有一小部分被保留在金属内部的能量。
流线：在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相等逐渐沿变形方向延伸，在经侵蚀的宏观磨面上会出现流线。
热加工：形变时发生动态再结晶。
温加工：形变时发生动态回复。
冷加工：形变时发生加工硬化。
滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合。
退火孪晶：在退货过程中形成的孪晶被称为退火孪晶。
1. 分析5.6%Cu合金和5.7%Cu合金在平衡凝固和快速冷却不平衡结晶时室温组织特点。
5.6%Cu合金平衡结晶时室温组织为α+θⅡ，快冷不平衡结晶时室温组织还出现少量非平衡共晶组织（α+θ）共晶体，（常以离异共晶组织形态出现）；5.7%Cu合金平衡结晶时室温组织为α+θⅡ+（α+θ）共晶体，快冷不平衡结晶时室温组织中出现离异共晶。
2.图为一连铸坯低倍组织照片，说明各晶区的名称及成因；若想得到更多的等轴晶粒，可采用哪些方法或措施？晶区组织：表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。
细晶区的形成：主要是液体金属浇入锭模后，冷模壁的作用而产生强烈的过冷，且模壁促进非均匀形核。
柱状晶区形成：在细晶区的形成过程中，因为模壁温度不断升高，使得细晶区前沿液体的过冷度减小，形核变得困难或者说基本上不形核了，此时就在细晶的基础上逐渐长大。
由于热量的散发垂直于模壁，因此晶体的生长也就沿着与散热相反方向作定向凝固形成柱状晶。
中心等轴晶区的形成：主要是由于铸锭中心的液体存在着大量的籽晶，这些籽晶在成分过冷的作用下，形成核心而长大，形成中心等轴晶。
慢的冷速、低的浇注温度、均匀散热、变质处理和应用物理方法等，可扩大等轴晶区。
3. 简述再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷、热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？再结晶通常是指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶核的形成及长大，以无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒的过程。
它的驱动力是储存能；再结晶完成后继续升高温度或延长保温时间，少数晶粒突发性的不均匀长大，叫二次再结晶。
它的驱动力是界面能。
冷加工：形变时发生加工硬化；热加工：形变时发生动态再结晶。
组织结构的区别：静态再结晶组织晶粒大小均匀，易形成退火孪晶；动态再结晶晶粒大小很不均匀，晶粒呈现不规则的凹凸状，很难形成退火孪晶。
4.位错理论解释屈服与应变时效。
（1）位错要从气团里挣脱出来需要较大的力，这就形成了上屈服点，而一旦挣脱之后，位错的运动就比较容易了，因此有应力降落，出现下屈服点和水平台。
（2）当位错大量增殖后，在维持一定的应变速率是，流体应变就要降低，造成曲服降落。
当卸载后立即重新加载，由于位错已经挣脱出气团的钉孔，故不出现屈服点。
若卸载后放置长时间或强时效则溶质原子已经通过扩散而重新聚集到位错周围而形成气团，屈服现象重现。
5.位错理论解释单晶体的应力---应变曲线。
Θ=dτ/dt加工硬化系数第一阶段:切应力达到晶体的临界分切应力是，一个滑移系开动，阻力小，硬化效应小；第二阶段:滑移在几组相交的滑移面中发生，位错交割，增殖塞积相继发生，位错运动阻力加大；第三阶段：应力进一步提高，滑移障碍将逐渐克服，交滑移进行变形，Θ下降，抛物线硬化阶段，动态回复所致。
6.化学交互作用强化合金原因。
溶质原子在扩展位错的层错区聚集以降低层错能，形成铃木气团。
（1）扩展位错运动时层错必须跟着运动，但由于层错内外溶质原子浓度不同故增加了扩展位错运动阻力；（2）当其他位错与扩张位错相交时，在交割前，扩展位错必须先簇集成全位错，但溶质原子在偏聚层错区增加了位错的宽度，使扩展位错难束集，也不发生交滑移，易绕过障碍从而提高合金强度。
7.位错绕过、切过质点强化机制异同。
（1）同：都与第二相粒子的体积分数和尺寸大小有关。
强化效果都随着体积分数的增大而增大；（2）异：绕过：随第二相粒子尺寸减小而增大切过：随第二相粒子尺寸增大而增大8.加工硬化加工硬化：材料在变形后，强度、硬度显著提高，而塑性、韧性明显下降的现象称为加工硬化原因：塑性变形是通过位错的运动来实现的，位错运动一旦受阻，塑性变形就难以进行，要继续进行变形只有增加外力。
分析：变形过程中，位错沿滑移面运动，各种位错会频繁相遇，发生一系列复杂的交割作用，出现位错的缠结等等现象，使位错的运动受阻，位错源不断发出的位错不能顺利地移出晶体，发生位错塞积，造成位错密度的逐渐增大。
变形量越大，位错密度就越大，变形的抗力也越就大。
随着位错密度的升高，位错之间的平均距离减小，它们之间的相互干扰和交互作用进一步增强，因而强度和硬度也就越来越大。
加工硬化在生产上的意义（优缺点）：利：1强化金属的重要途径（通过冷加工控制产品的最后性能）；2提高材料的使用安全性（某些零件在工作过程中表面不断硬化，以提高耐冲击、耐磨损性能）；3材料加工成形的保证（冷加工成型）。
弊：1 加工过程中变形阻力提高，动力消耗大；2 使材料变硬、变脆，故加工过程中需要多次中间退火；3 脆断危险性提高。
对物理、化学性能的影响1导电率、导磁率下降，比重、热导率下降；2结构缺陷增多，扩散加快；3化学活性提高，腐蚀加快9.经塑性变形后材料的显微组织变化.晶粒形状的变化（1）出现了大量的滑移带和孪晶带。
（2）晶粒形状发生了变化。
随变形度增大，等轴状晶粒—→扁平晶粒—→纤维组织。
纤维组织的分布方向是材料流变伸展方向。
（3）当金属中组织不均匀，如有枝晶偏析或夹杂物时，塑性变形使这些区域长，这在后序的热加工或热处理过程中会出现带状组织，随变形度增大，位错密度迅速增大。
形变织构( 1)形变织构：是晶粒在空间上的择优取向（2）类型及特征•丝织构：各晶粒的某一晶向趋于与拔丝方向平行。
（拉拔时形成）•板织构：各晶粒的某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平行于主变形方向。
（轧制时形成）形变织构的产生变形织构：金属晶粒的取向一般是无规则的随机排列，尽管每个晶粒有各向异性，所以宏观性能表现出各向同性。
但是当金属经受大量(70%以上)的一定方向的变形之后，由于晶粒的转动造成晶粒取向趋于一致，形成了晶体的“择优取向”，即某一晶面在某个方向出现的几率明显高于其他方向。
金属大变形后形成的这种有序化结构叫做变形织构，它使金属材料表现出明显的各向异性。
形成原因：滑移塑性变形时伴随晶粒的转动，造成各晶粒的滑移面或滑移方向趋于平行外力方向。
变形织构的影响对工程应用的影响：在大多数情况下是不利的，如有织构的金属板材冲制筒形零件时，由于不同方向上塑性的差别较大，深冲之后零件的边缘不齐出现“制耳”现象；另外在不同方向上变形不同，制成的零件的硬度和壁厚会不均匀，等等。
但织构有时也能带来好处，制造变压器铁芯的硅钢片，利用织构可大提高变压器的效率。
防止措施：织构形成后很难消除，工业生产中为了避免织构，较大的变形量往往通过几次变形来完成，并进行中间退火10.一块纯锡板被子弹穿透，分析弹孔周围的组织变化由于锡再结晶温度低，当子弹打入Sn板后，变形的同时发生回复再结晶，弹孔周围变形最大，远离弹孔时变形较小，以至消失。