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、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。

11. 点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用亚晶界来描述。

三、判断题：1 •固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。

(话2. 因为单晶体是各向异性的，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(%3•金属多晶体是由许多位向相同的单晶体组成的。

(％4•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。

(话5.在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。

(话6•金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。

(％7 .晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。

(话四、选择题：1 .组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：(b )a. 相；b.组元；c.合金。

2. 正的电阻温度系数的含义是：(b)a•随温度升高导电性增大；b.随温度降低电阻降低；c.随温度增高电阻减小。

3. 晶体中的位错属于：(c)a.体缺陷；b.面缺陷；c.线缺陷；d.点缺陷。

4. 亚晶界是由：(b)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5. 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：(b )a. <100>；b. <110>；c. <111>。

6. 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：(b )a. ｛100｝；b. ｛110｝；c. ｛111｝。

7. a Fe和〒Fe分别属于什么晶格类型：(b)x8. _______________________ 固溶体的晶体结构与 相同。

（a ）a.溶剂；b .溶质；c •其它晶型9. 间隙相的性能特点是：（c ）a.熔点高，硬度低；b .硬度高，熔点低；c .硬度高，熔点高五、问答题：1. 常见的金属晶格类型有哪几种？回答要点：1） 体心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。

2） 面心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一 个原子。

3） 密排六方晶格；其晶胞是一个立方六柱体，在六方柱体的各个角上和上下底面中心 各排列着一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。

2. 金属化合物具有什么样的性能特点？回答要点：熔点高、硬度高、脆性大。

a.面心立方和体心立方; c .均为面心立方；b. 体心立方和面心立方; d .均为体心立方(100)---------- ----------T(110).T(112)A: [100] B: [110] C: [201]D: [111](111)y3.指出下面四个晶面和四个晶向的指数填写在对应的括号内。

4•标出图2-1中给定的晶面指数与晶向指数：晶面00 A A 00 B'、OO C、OABC、AA C、AA D；晶向OA、OB、OC、OD、OC、OD o答：晶面OO A A (010);晶面OO B' ： (1I0)；晶面OO C A (100);晶面OABC : (001);晶面AA C ：( 110);晶面AA D： (210)。

晶向OA : [100];晶向OB: [110]；晶向OC: [010];晶向OD: [120]；晶向OC : [011];晶向OD : [122]。

5 •在立方晶胞中标出以下晶面和晶向:晶面DEE D:' (210);晶面DBC : (111) or (1 1 1)晶向D E'[120];晶向C D [011]oX第二章金属及合金的相图、名词解释:1. 枝晶偏析：固溶体合金结晶时，如果冷却较快，原子扩散不能充分进行，则形成成分不均匀的固溶体。

先结晶的树枝晶晶枝含高熔点组元较多，后结晶的树枝晶晶枝含低熔点组元较多。

结果造成在一个晶粒内化学成分分布不均，这种现象称为枝晶偏析或晶内偏析。

2. 中间相：金属化合物也叫中间相，是不同组元间发生相互作用，形成了不同于任一组元的具有独特原子排列和性质的新相，这种新相可以用分子式来大致表示其组成，但这种分子式不一定符合传统化学价的概念。

3. 固溶强化：通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。

4. 脱溶反应：a' -a式中a是亚稳定的过饱和固溶体，B是稳定的或亚稳定的脱溶物，a是一个更稳定的固溶体，晶体结构和 a 一样，但其成分更接近平衡状态。

5. 包晶偏析：包晶转变的产物B相包围着初生相a,使液相与a相隔开，液相和a相中原子之间的相互扩散必须通过B相，这就导致了包晶转变的速度往往是极缓慢的。

实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中的原子扩散往往不能充分进行，导致生成的B固溶体中发生较大的偏析，称之为包晶偏析。

二、填空题：1. 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度-高。

2. Cu-Ni合金进行塑性变形时，其滑移面为{111}。

3. 固溶体出现枝晶偏析后，可用扩散退火加以消除。

4. 以电子浓度因素起主导作用而生成的化合物称电子化合物。

5. 共晶反应式为L d< >a c+ g e，共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行。

三、判断题：1 .间隙固溶体一定是无限固溶体。

（X）2. 间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。

（话3. 平衡结晶获得的20%Ni的Cu-Ni合金比40%的Cu-Ni合金的硬度和强度要高。

（X4. 在共晶相图中，从L中结晶出来的g晶粒与从a中析出的BU晶粒具有相同的晶体结构5. 一个合金的室温组织为a +g+ （a +g,它由三相组成。

（X四、选择题：1. 在发生L^a +共晶反应时，三相的成分：（b）a.相同；b.确定；c.不定。

2. 共析成分的合金在共析反应丫—a +刚结束时，其组成相为：（d）a. 丫+ a + pb. 丫 +；a C. 丫+；d. a + B3. 一个合金的组织为a +P + （a +）,其组织组成物为：（b）a. a B；b. a、律、（a +）；C. a、血。

4. 具有匀晶型相图的单相固溶体合金：（b）a.铸造性能好；b.锻压性能好；c. 热处理性能好；d.切削性能好5. 二元合金中,共晶成分的合金：（a）a.铸造性能好；b.锻造性能好；c.焊接性能好；d.热处理性能好五、问答题：1. 熟悉Pb-Sn二元合金相图，1）分析几类成分的合金的平衡结晶过程；画出室温平衡组织式意图；标上各组织组成物。

2）熟悉杠杠定律在合金组织组成物的相对量计算中的运用。

2. （略）第三章金属与合金的结晶、名词解释:1. 结晶：纯金属或合金由液体转变为固态的过程2. 重结晶：也叫二次结晶，是金属从一种固体晶态转变为另一种固体晶态的过程，改变了晶体结构。

3. 过冷度：理论结晶温度（TO）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。

4. 变质处理：在浇注前向金属液中加入少量变质剂促进形核的处里工艺。

、填空题:1. 金属结晶时，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度越大。

2. 纯金属的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（厶F）降低，阻力是自由能增加。

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、添加变质剂和附加振动等途径实现。

9. 典型铸锭结构的三个晶区分别为：表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。

三、判断题：1. 纯金属的结晶过程是一个恒温过程。

（话2. 液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。

（话3. 凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。

（X）4. 室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。

（X5. 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。

（话6. 纯金属结晶时，生核率随冷度的增加而不断增加。

（X7. 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。

（话8. 当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。

（X9. 当形成树枝状晶体时，枝晶的各次晶轴将具有不同的位向，故结晶后形成的枝晶是一个多面体。

（％10．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。

（话11. 过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。

（话四、选择题：1. 金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（b）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：（b）a.快速浇注；b •加变质剂；c.以砂型代金属型。