工程材料习题与答案2-6

机械工程材料 第二章 金属的结构
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（五） 综合分析题
1． 标出图2-1中给定的晶面与晶向：
OO`B`B：（110） ；OB ：[110] ； ODC`： （122） ；OC：[010] ；
AA`C``C：（110） ；OD：[120] ； AA`D`D：（120） ；OD：[122] 。
细晶区、柱状晶区和等轴晶区。
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机械工程材料 第三章 金属的结晶
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（三） 是非题
1． 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
（×）
2． 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。 （×）
3． 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。
了金属的性能。
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第四章 金属的塑性变形与再结晶
（一） 解释名词
– 塑性变形 – 塑性 – 强度 – 滑移 – 加工硬化 – 回复 – 再结晶 – 热加工 – 滑移系 – 硬位向
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第四章 金属的塑性变形与再结晶
（二） 填空题
– 1． 加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著 提高而塑性和韧性显著下降的现象，加工硬化的结果，使金属 对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是
– 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 和 加变质剂两种途径实现。 – 9． 典型铸锭结构的三个晶区分别为：
机械工程材料 第三章 金属的结晶
（五） 综合分析题 – 1． 试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原 因解。:曲线中出现“平台”是因为在结晶过程中放出的结晶潜热 与散失的热量平衡，因而结晶过程是在同一个温度下进行的。
– 2． 金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受 到–答哪：些（因P素27的）影金响属？由液体转变为固体的过程，实质上就是原 子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。晶核的形成 率受△T和杂质的影响，成长速度受△T的影响。
解：
（112）、 （3 6 2） 、 [2 3 4]
√
机械工程材料 第三章 金属的结晶
（一） 解释名词
结晶—— 液态金属转变成固态形成晶体 的过程。凝固即结晶。 过冷度—— 实际结晶温度Tn与理论结晶温度To之差。 自发生核—— 当温度降低到理论结晶温度以下，达到一定的过冷度以
后，液态金属中那些超过临界晶核尺寸的近程有序原子 集团开始变得稳定，不再消失，成为结晶的核心，这种 晶核则称为自发晶核。
2． 作图表示立方晶系中的（110）、（112）、（120）、
（234）、（132）晶面和[111]、[132]、[210]、[121]晶向。
– 略。
3．常见的金属晶体结构 有哪几种？它们的原 子排列和晶格常数各
晶格 晶胞中 晶胞原 配位
型式 原子数 子半径 数
体心 立方
２ √3. a/4 ８
有什么特点？α-Fe、 γ-Fe、Al、Cu、Ni、
• 1） 金属模浇注与砂型浇注； 金属模浇注比砂型浇注晶粒细小；
• 2） 变质处理与不变质处理；
•
变质处理晶粒细小；
• 3） 铸成薄件与铸成厚件；
铸成薄件的晶粒细小；
• 4） 浇注时采用震动与不采用震动。
•
浇注时采用震动的晶粒较细小。
– 5. 为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？
•柱状晶区具有方向性，使金属存在各向异性，且 存在弱面部夹杂及低熔点杂质富集于晶面，降低
（√）
– 4． 在立方晶系中，（123）晶面与[12]晶向垂直。
（√）
– 5． 在立方晶系中，（111）与（11）是相互平行的两个晶面（。×）
– 6． 在立方晶系中，（123）晶面与（12）晶面属同一晶面族。
– 7． 在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。 （√）
– 8． 在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方 （×）
故结晶后形成的枝晶是一个多面体。
（×）
9． 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。
（√）
10．过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。
（√）
机械工程材料 第三章 金属的结晶
（四） 选择正确答案
– 1． 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：
– 1． 正的电阻温度系数的含义是：
a温．度随增温高度电升阻高减导小电。性增大；√b．随温度降低电阻降低；c．随
– 2． 晶体中的位错属于：
a．体缺陷；b．面缺陷；c√．线缺陷；d．点缺陷。
– 3． 亚晶界是由：
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。 – 4． 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：
– 略。
7． 在常温下，已知铁的原子直径，铜的原子直径，求铁和铜的 晶格常数。
– 略。
8． 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？
– 见《习题》P3
9． 立方晶系中，下列各晶面、晶向表示法是否正确？不正确的
请改正：（1，-1，2）、（1/2，1，1/3 ）、[-1,1.5,2]、 [1 21]。
– 5． 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括 (120)、(120)、(120)、
(120)、(120)、(120 )、(1 20)、(120)
等
– 6． 点缺陷 有 空位和 间隙原子 两种；面缺陷中存在大量
的 位错 。
– 7． γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和4 。2
– 8． 当原子wenku.baidu.com金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散 速度较在体内的扩散速度 快得多。
机械工程材料 第二章 金属的结构 （一） 解释名词
– 晶体的各向异性—— 晶体沿不同方向性能不相同的现象。
– 刃型位错—— 是晶体中某处有一列或若干列原子，发生了规
律的错排现象。包括：刃型位错、螺型位错
– 空位—— – 间隙原子——
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机械工程材料 第二章 金属的结构
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–
U------每个原子的体积；
–
V------晶胞的体积。
– 晶格—— 为便于研究晶体结构，用假想的方法通过原子的中心画出许
多的空间直线，形成空间格架，这种假想的格架在晶体学上 称为晶格。
– 晶胞—— 组成晶格的最基本的几何单元。 – 单晶体—— 金属内部的晶格方位完全一致。 – 多晶体—— 组成的实际晶体结构的晶体。 – 晶粒—— 组成多晶体的外形不规则的小晶体。 – 晶界 —— 晶粒与晶粒间的界面。 – 亚晶粒—— 晶粒内存在的、相互间晶格位向差很小的晶块。
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：
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，在下列情况下获得粗大晶粒：
a√． N/G很大时；b．N/G很小时；c．N/G居中时。
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（二） 填空题
– 1． 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。
– 2． 晶体与非金属最根本的区别是 晶体内部的原子（或离子） 是按一定几何形状规则排列的，而非晶体则不是 。
– 3． 金属晶体中最主要的面缺陷是晶界 和 亚晶界。
– 4． 错位分两种，它们是刃型位错和 螺旋位错，多余半原子面 是 刃型 位错所特有的。
– 略。
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机械工程材料 第二章 金属的结构
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5． 填出表2-2中三种典型金属的基本参量：
晶格类型
晶胞内平均 原子数
γ和α的关系
配位数
晶格致密度
B．C．C
2
√ 3a/4
8
68%
F．C．C
4 √ 2a/4
12
79%
H．C．P
6
1/2
12
74%
6． 已知α-Fe的晶格常数，γ-Fe的晶格常数，试求出α-Fe和γ-Fe的 原子半径和致密度。
– 3． 在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学 性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提 高–解金：属由材于料过使冷用度性越能大的，措晶施粒。越细，因而能增加过冷度的 措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度。
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机械工程材料 第三章 金属的结晶
– 4． 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒 的大小：
位错密度提高，变形抗力增大。 – 2． 滑移的实质是位错的运动 。 – 3． 金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生 。
– 4． α- Fe发生塑性变形时，其滑移面和滑移方向分别是 ｛110｝和〈111〉 。 – 5． 影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界 和晶粒 。 – 6． 变形金属的最低再结晶温度是指 当变形度达到一定大小
向都具有相同的跃迁几率。
– 9． 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。
– 10．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。 （×）
– 11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（√）
机械工程材料 第二章 金属的结构
（四） 选择正确答案
非自发生核—— 实际的金属并不纯净，存在一些杂质，它常可以促
进晶核在其表面形成 ，这种晶核称为非自发晶核。
晶粒度—— 晶粒大小。
变质处理—— 在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和
改善组织。
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机械工程材料 第三章 金属的结晶
（二） 填空题
– 1． 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。
后，金属的再结晶温度趋于某一稳定值时的温度 ，其数值 与熔点间的大致关系为 TR≈（0.35－0.4）Tm 。 – 7． 钢在常温下的变形加工称为冷 加工，而铅在常温下的变 形加工称为 热 加工。 – 8． 影响再结晶开始温度的因素 预变形度、金属的熔点和微量 杂质和合金元素、加热速度、保温时。间 – 9． 再结晶后晶粒的大小主要取决于 预变形度 和加热温度 。
– 2． 在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称 为 结 晶 ；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 称为 同素异构转变 。
– 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 自由能差降低（△F）， 阻力是 自由能增加 。
（√）
4． 在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。
5． 纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。 （√）
6． 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。
（√）
7． 当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。（×）
8． 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，
机械工程材料 第二章 金属的结构
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（三） 是非题
– 1． 因为单晶体是各相异性的，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。
（×）
– 2． 金属多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。 （×）
– 3． 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。
a．<100>；b．<110>；√c．<111>。
– 5． 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：
a．｛100｝；b√．｛110｝；c．｛111｝。
– 6． α-Fe和γ-Fe分别属于什么晶格类型：
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。
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面心 立方
４ √2. a/4 １２
Pb、Cr、V、Mg、Zn 密排 ６ 各属于何种晶体结构？六方
a/2
１２
致密 例如 度
６８％ α-Fe Cr Mo W V
７４％ γ-FeCu Al Ni Pb
７４％ Zn Mg Be Ti Co Cd
机械工程材料 第二章 金属的结构
（五） 综合分析题（续）
4． 画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子 最密的晶面和晶向、写出它们的晶面和晶向指数并求 出单位面积及单位长度上的原子数。
Good,Better,Best
《机械工程材料》 习题及参考解答
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机械工程材料 第二章 金属的结构
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（一） 解释名词
– 致密度—— –是指晶胞中所含原子数的体积与晶胞体积之比。即
K=nU/V
配位数大，则致密度亦大.
–
式中：K------晶体的致密度；
–
n------晶胞中所含原子的数目；