2002级试题及答案

2002级冶金专业01,02班〈〈材料科学与工程基础〉〉试题 （A 卷） （参考答案）

一、填空题（每空1分，共24分）

1、体心立方晶胞原子数是 2 ，原子半径是 √3 /4 a ，致密度为 0.68 ，配位数为 8 。

2、金属晶体中常见的点缺陷有 空位、间隙原子 ；线缺陷是 位错 ；最主要的面缺陷是 相界、

晶界、亚晶界 。

3、结晶的进行是依靠两个密切联系的基本过程实现的，这两个过程是 形核 和 核长大 。

4、金属塑性变形的两种基本方式是 滑移 和 孪生 。

5、钢的奥氏体化分为 形核 、 核长大 、 非A 相溶解 和 均匀化 等四个基本过程。

6、钢铁材料中的马氏体常见组织形态有 M 板 和 M 针 ，其亚结构分别是 位错 和 孪晶 。

7、根据共析钢转变产物的不同，可将C 曲线分为 P 、 B 和 M 三个转变区。

8、钢中的硫和磷是有害杂质，硫的最大危害性是 热脆 ，磷的最大危害性是 冷脆 。

二、判断题（正确打“√”、错误打“×”。每题1分，共10分）

1、在立方晶系中，(111)⊥[110]。 （× ）

2、间隙相是溶质原子溶入溶剂晶格形成的固溶体。 （× ）

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。 （× ）

5、退火态铁碳合金室温下的组织均为铁素体加渗碳体。 （× ）

6、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。 （×）

7、钢中合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。 （× ）

8、具有低温回火脆性的钢，从回火温度快冷至室温即可避免产生回火脆性。(X)

9、表面淬火既能改变钢的表面化学成分和性能，又能改善其心部的组织与性能。(X)

10、在灰铸铁中，碳主要以石墨形式存在。 （√ ）

三、名词解释（每题4分，共16分） 固溶强化 过冷奥氏体 晶间腐蚀 滑移变形

四、问答题（每题5分，共15分）

1、晶粒大小对常温下金属的力学性能有何影响？试提出三种细化晶粒的方法，并简述其原理。

2、与珠光体转变和贝氏体转变比较，马氏体转变有哪些主要特点？

3、碳素工具钢T12正火后的硬度在250HB 以上，不利于机械加工，为什么有时还要进行正火处理？

为了便于进行机械加工并为淬火做好组织准备在正火后还需要进行何种热处理？获得何种组织？

五、画出Fe-Fe 3C 相图，标注相区、温度和成分，并回答下列问题（20分）

1、写出包晶反应、共晶反应和共析反应的反应式，并注明温度、成分；

2、分析45钢的平衡结晶过程，并绘出室温下的平衡组织示意图；

3、求45钢在室温下，平衡组织中的组织组成物和相组成物的相对量；

4、测得某铁碳合金平衡组织中的珠光体占96.1%，其余为二次渗碳体，求该合金的含碳量。

六、下图为共析钢的TTT曲线，试写出图中五种冷却条件下所得到的组织，并说明热处理名称。（10分）

温

度

Ms

时间

七、要制造齿轮、钢梁、热锻模、医用手术刀、高速车刀，请在下列钢种中选择合适材料。（5分）

16Mn、20CrMnTi、W18Cr4V、4Cr13、Cr12MoV、50CrV、5CrNiMo、12Cr1MoV、GCr15、HT200

三、名词解释（要义）

1固溶强化：溶质原子对固溶体造成的晶格畸变致使固溶体强度升高的现象。2过冷奥氏体：冷却到A1线以下的奥氏体。

3晶间腐蚀：主指不锈钢因晶界碳化物析出引起晶界附近的电极电位与晶粒内部的电极电位出现差值造成的腐蚀（电解质中）现象。4滑移变形：晶体的一部分相对于另一部分的滑动所形成的变形；其机理是位错移动。

四、问答题1答：晶粒愈细小则强度、韧性愈好。增大过冷度、变质处理、结晶初期搅拌等。2答：非扩散型、、共格切变、须连续冷却（降温）转变、快速、不完全性。3答：消除二次渗碳体。球化退火。S回。

1、见教材P36（图4—32）

2、包晶反应：L0.53+δ0.09≒A0.17 （1495℃）共晶反应：L4.3≒A2.11+Fe3C （1148℃）共析反应：A0.77≒F0.0218+ Fe3C （727℃）

3、匀晶反应包晶反应匀晶反应 A 固相匀晶反应共析反应Fe3CⅢ室温组织（图4-32）

4．织组成物：F+P

QPX（0.77-0.0218）=0.45-0.0218 QP=57.3% ，QF=（1- QP）=42.7%

相组成物：F+ Fe3C QFX（6.69-0.009）=（6.69-0.45）QF=93.3%，Q Fe3C=（1- QF）=6.7%

5.过共析钢，有：QP（

6.69-0.77）=（6.69-X），已知：QP=96.1% ，代入上式得：X=1.0%，室温组织图见（图4-32）。

六、（要点）答：（1）：M+A残，单液淬火。（2）：M+A残，双液淬火。3）：M+A残，分级淬火。（4）：B 下+A残，等温淬火。（5）：P，正火。

七、齿轮：20CrMnTi,(50CrV,5CrNiMo 钢梁：16Mn, 热锻摸：5CrNiMo手术刀：4Cr13 车刀：W18Cr4V