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。
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第一章金属的晶体结构1-1作图表示出立方晶系（ 1 2 3[-2 1 1]、[3 4 6]等晶向。
）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、答：1-2 立方晶系的 {1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。
答：{1 1 1} 晶面共包括（ 1 1 1 ）、（-1 1 1 ）、（1 -1 1 ）、（1 1 -1 ）四个晶面，在一个立方晶系中画出上述四个晶面。
1-3某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数为a=b≠ c,c=2/3a 。
今有一晶面在 X、Y、Z 坐标轴上的结局分别为 5 个原子间距、 2 个原子间距和 3个原子间距，求该晶面的晶面指数。
答：由题述可得： X 方向的截距为×2a/3=2a 。
取截距的倒数，分别为1/5a ，1/2a ，1/2a5a， Y 方向的截距为2a，Z 方向截距为3c=3化为最小简单整数分别为故该晶面的晶面指数为（2，5，5 255 ）1-4 体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2 H（ 1 1 0） ==√2a/2H）==√3a/6（111面间距最大的晶面为（ 1 1 0 ）1-5 面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2H（ 1 1 0） ==√2a/4H（ 1 1 1） ==√3a/3面间距最大的晶面为（ 1 1 1 ）注意：体心立方晶格和面心立方晶格晶面间距的计算方法是：1、体心立方晶格晶面间距：当指数和为奇数是H=，当指数和为偶数时 H=2、面心立方晶格晶面间距：当指数不全为奇数是H=，当指数全为奇数是H=。
1-6 试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。
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第一章金属的晶体结构1-1作图表示出立方晶系（ 1 2 3[-2 1 1]、[3 4 6]等晶向。
）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、答：1-2 立方晶系的 {1 1 1}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。
答：{1 1 1} 晶面共包括（ 1 1 1 ）、（-1 1 1 ）、（1 -1 1 ）、（1 1 -1 ）四个晶面，在一个立方晶系中画出上述四个晶面。
1-3某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数为a=b≠ c,c=2/3a 。
今有一晶面在 X、Y、Z 坐标轴上的结局分别为 5 个原子间距、 2 个原子间距和 3个原子间距，求该晶面的晶面指数。
答：由题述可得： X 方向的截距为×2a/3=2a 。
取截距的倒数，分别为1/5a ，1/2a ，1/2a5a， Y 方向的截距为2a，Z 方向截距为3c=3化为最小简单整数分别为故该晶面的晶面指数为（2，5，5 255 ）1-4 体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2 H（ 1 1 0） ==√2a/2H）==√3a/6（111面间距最大的晶面为（ 1 1 0 ）1-5 面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（ 1 0 0 ）、（ 1 1 0 ）、（1 1 1 ）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
答：H（ 1 0 0） ==a/2H（ 1 1 0） ==√2a/4H（ 1 1 1） ==√3a/3面间距最大的晶面为（ 1 1 1 ）注意：体心立方晶格和面心立方晶格晶面间距的计算方法是：1、体心立方晶格晶面间距：当指数和为奇数是H=，当指数和为偶数时 H=2、面心立方晶格晶面间距：当指数不全为奇数是H=，当指数全为奇数是H=。
1-6 试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。
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金属材料与热处理(第五版)练习题及答案第一章金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点。
(V )2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
(V )3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。
(X )4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。
(X )5、单晶体具有各向异性的特点。
( V )6 、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
( V )7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。
( V )8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
( V )9、钢水浇铸前加入钛、硼、铝等会增加金属结晶核，从而可细化晶粒。
( X )10、非晶体具有各异性的特点。
( X )11 、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。
( V )12 、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。
( V )13 、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
(V)14 、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的勺物质。
(V)15 、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
(V)16 、金属材料是金属及其合金的总称。
(V)17 、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。
(V)18 、金是属于面心立方晶格。
(V)19 、银是属于面心立方晶格。
(V)20 、铜是属于面心立方晶格。
(V)21 、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
(V)22 、晶粒间交接的地方称为晶界。
(V)23 、晶界越多，金属材料的性能越好。
(V)24 、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程(V)25 、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
(V)26 、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成D(V)27 、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。
(V)28 、晶体缺陷有点、线、面缺陷。
(V)29 、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。
(V)30 、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。
金属学与热处理课后答案(哈工大第3版)
金属学与热处理课后答案第一章填表：晶格类型原子数原子半径配位数致密度体心立方2a43868%面心立方4a421274%密排六方6a211274%5、作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向10、已知面心立方晶格常数为a，分离计算（100）、（110）、和（111）晶面的晶面间距；并求出【100】、【110】和【111】晶向上的原子罗列密度（某晶向上的原子罗列密度是指该晶向上单位长度罗列原子的个数）第1 页/共18 页答：（100）：（110）：（111）：14、何谓组元？何谓相？何谓固溶体？固溶体的晶体结构有何特点？何谓置换固溶体？影响其固溶度的因素有哪些？答: 组元：组成合金最基本的、自立的物质。
相：合金中结构相同、成分和性能均一并以界面互相分开的组成部分。
固溶体：合金组元之间以不同的比例互相混合形成的晶体结构与某一组元相同的固相。
固溶体的晶体结构特点：固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但结构发生了变化，主要包括以下几个方面：1)有晶格畸变，2)有偏聚与有序，3)当低于某一温度时，可使具有短程有序的固溶体的溶质和溶剂原子在囫囵晶体中都按—定的顺序罗列起来，改变为长程有序，形成有序固溶体。
置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。
影响置换固溶体固溶度的因素：原子尺寸，电负性，电子浓度，晶体结构15、何谓固溶强化？置换固溶体和间隙固溶体的强化效果哪个大？为什么？答：固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增强，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降的现象。
间隙固溶体的强化效果大于置换固溶体的强化效果。
缘故：溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。
间隙固溶体晶格畸变大于置换固溶体的晶格畸变16、何谓间隙相？它与间隙固溶体及复杂晶格间隙化合物有何区别？答：间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的容易的晶体结构称为间隙相。
金属学与热处理习题及答案
金属学与热处理习题及答案金属学与热处理习题及答案金属学是研究金属材料的结构、性质和加工工艺的学科，而热处理则是指通过加热和冷却来改变金属材料的性质和结构。
在学习金属学和热处理的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以加深对知识的理解和掌握。
下面将给出一些金属学与热处理的习题及答案。
习题一：金属的晶体结构1. 金属的晶体结构有哪几种？2. 铁素体和奥氏体的晶体结构分别是什么？3. 钨的晶体结构是什么？答案：1. 金属的晶体结构有面心立方结构、体心立方结构和简单立方结构。
2. 铁素体的晶体结构为体心立方结构，奥氏体的晶体结构为面心立方结构。
3. 钨的晶体结构为简单立方结构。
习题二：金属的机械性能1. 什么是屈服强度和抗拉强度？2. 强度和韧性之间的关系是什么？3. 金属的硬度和强度有什么区别？答案：1. 屈服强度是指材料在受力过程中开始发生塑性变形的应力值，抗拉强度是指材料在拉伸过程中最大的抗拉应力值。
2. 强度和韧性是互相矛盾的，一般来说，材料的强度越高，韧性越低。
3. 金属的硬度是指材料抵抗局部压痕的能力，而强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
习题三：热处理工艺1. 什么是退火和淬火？2. 淬火的目的是什么？3. 淬火过程中的冷却介质有哪些？答案：1. 退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程，目的是消除材料内部的应力和改善其机械性能。
淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程，目的是使材料具有高硬度和高强度。
2. 淬火的目的是通过迅速冷却来使材料的组织发生相变，从而提高材料的硬度和强度。
3. 淬火过程中常用的冷却介质有水、油和盐溶液等。
习题四：金属的腐蚀与防护1. 什么是金属的腐蚀？2. 金属腐蚀的原因有哪些？3. 防止金属腐蚀的方法有哪些？答案：1. 金属的腐蚀是指金属在与外界介质接触时，发生化学反应而使其性能和结构受到破坏的过程。
2. 金属腐蚀的原因主要有氧化、电化学腐蚀和化学腐蚀等。
《金属学与热处理》第二版课后习题参考答案
金属学与热处理第一章习题1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。
今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。
解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为（2 5 5）4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0）7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即因此c/a=√8/3=1.6338.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。
b）经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。
金属学与热处理原理崔忠圻第三版课后题全部答案
10.
11. 多晶型转变：大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如 Fe、Mn、Ti、Co 等具有两种或几种的晶体结 构，当外界条件（如温度、压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变。
-8.1% 12. 晶带：平行于或相交于同一直线的一组晶面叫做一个晶带。
晶带轴：晶带中平行于或相交于的那条直线叫做晶带轴。 13.（1-211）（-3211）（-1-122） 14.组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元，一般来说，组元是组成合金的元素，也可以是稳定的化合物；
随着晶胚 r 增大，系统的自由能下降，这样的晶胚可以自发地长成稳定的晶核，当 r= rk =时，这种晶胚既可能消失，
也可能长大称为稳定的晶核，因此把 rk 称为临界形核半径；
⑾活性质点：在非均匀形核中，固态杂质和晶核（晶体）界面满足点阵匹配原理(结构相似、尺寸相当)，就可能
能量起伏；
⑦均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率是相同的，这种形核方式称为均匀形核；
⑧形核功：形成临界晶核时，体积自由能的下降只补偿了表面能的 2/3，还有 1/3 的表面能没有得到补偿，需要
对形核作功，故称
△Gk=1/3Skσ为形核功；
⑨临界形核半径：当 r＜rk 时，随着晶胚 r 增大，系统自由能增加，这种晶胚不能成为稳定的晶核，当 r＞rk 时，
电子浓度决定的，故电子浓度影响着固溶度：公式
上式 Va、Vb 分别为溶剂和溶质的原子价，X 为溶剂 B 的摩尔分数。一定的金属晶体结构的单位体积中能容纳的 价电子数有一定限度，超过这个限度会引起结构不稳定甚至变化，故此固溶体的电子浓度有一极限值。（fcc 为 1.36，bcc 为 1.48）元素的原子价越高，则其固溶度越小。 4 晶体结构因素：溶剂与溶质的晶体结构类型是否相同，是其能否形成无限固溶体的必要条件。如果组元的 晶体结构不同，只能形成有限固溶体。即使组元晶体结构相同但是不能形成无限固溶体，其溶解度也将大于晶 格类型不同的组元间的溶解度。 以上 4 个要素都有利时所形成的固溶体固溶度可能较大，甚至无限固溶体。但上述四个要素只是形成固溶体的必要 条件。此外，温度越高，固溶度越大。 15. 固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑韧性有所下降的现象称为固溶 强化。 由于间隙原子造成的晶格畸变比置换固溶体要大得多，所以间隙固溶体的强化效果要好。 16. 间隙相：过渡族金属能与原子甚小的非金属形成化合物，当非金属原子半径与金属原子半径比值小于 0.59 时， 形成的化合物具有比较简单的晶体结构，称为间隙相； 间隙相与间隙固溶体之间有着本质的区别，间隙相是一种化合物，它具有与其组元完全不同的晶体结构，而间隙 固溶体则保持溶剂组元的晶格类型； 间隙相的非金属原子半径与金属半径比小于 0.59 且具有较简单的结构，而间隙化合物的非金属原子与金属原子 半径比大于 0.59 且结构比较复杂。此外，间隙相一般比间隙化合物硬度更高，更稳定。 17. Ag、Al 都具有面心立方晶体结构，如果 Ag、Al 在固态下形成无限固溶体，则必须是置换固溶体，影响置换 固溶体的四个因素：原子半径、电负性、电子浓度、晶体结构。Ag、Al 的原子半径相差不大、电负性相差不大，晶 体结构都为面心立方晶体，这三个因素都比较有利，但是面心立方结构单位体积能容纳的价电子数有一定限度，超 过这个限度就会引起结构的不稳定甚至改变，故而有电子浓度有一定的限度。AL 的化合价位+3（很大），只需溶入 相对较少的 AL 就能达到极限电子浓度，即溶解度有一定限度，不能形成无限固溶体。 18. P107 19. 晶体结构：固溶体保持着溶剂组元的晶格类型，此外固溶体结构还会发生如下变（①晶格畸变；②偏聚与有序； ③有序固溶体）； 金属化合物晶结构不同于任一组元，是合金组元间发生相互作用形成的新相； 机械性能：固溶体相对来说塑韧性较好，硬度低；金属化合物硬而脆。 20. 点缺陷都会造成晶格畸变，对金属的性能产生影响，如使屈服强度升高、电阻增大、体积膨胀等等；此外，点 缺陷的存在将加速扩散，因而凡是与扩散有关的相变、化学热处理、高温下的塑性变形和断裂等等，都与空位和间 隙原子的存在和运动有关系。 21. 刃形位错：设有一简单立方晶体，某一原子面在晶体内部中断，这个原子平面中断处的边缘就是一个刃形位错， 犹如用一把锋利的钢刀将晶体上半部分切开，沿切口硬插入一额外半原子面一样，将刃口处的原子列称为刃形位错 线。 螺形位错：一个晶体的某一部分相对于其它部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原 子面上升（下降）一个晶面间距。在中央轴线（即位错线）附近的原子是按螺旋型排列的，这种位错称为螺形位错。 各种间隙原子核尺寸较大的置换原子，它们的应力场是压应力，因此在正刃形位错的上半部分的应力相同，二者
《金属学与热处理》（第二版）课后习题参考答案
《金属学与热处理》（第二版）课后习题参考答案金属学与热处理第一章习题1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。
今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。
解：设X方向的截距为5a，Y方向的截距为2a，则Z方向截距为3c=3X2a/3=2a，取截距的倒数，分别为1/5a，1/2a，1/2a化为最小简单整数分别为2,5,5故该晶面的晶面指数为（2 5 5）4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/3三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0）7.证明理想密排六方晶胞中的轴比c/a=1.633证明：理想密排六方晶格配位数为12，即晶胞上底面中心原子与其下面的3个位于晶胞内的原子相切，成正四面体，如图所示则OD=c/2，AB=BC=CA=CD=a因△ABC是等边三角形，所以有OC=2/3CE由于(BC)2=(CE)2+(BE)2则有(CD)2=(OC)2+(1/2c)2，即因此c/a=√8/3=1.6338.试证明面心立方晶格的八面体间隙半径为r=0.414R解：面心立方八面体间隙半径r=a/2-√2a/4=0.146a面心立方原子半径R=√2a/4，则a=4R/√2，代入上式有R=0.146X4R/√2=0.414R9.a）设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试计算其体积膨胀。
b）经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe的晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转化为α-Fe时，求其体积膨胀，并与a）比较，说明其差别的原因。
(完整版)金属材料与热处理题库及答案
金属材料与热处理习题及答案第一章 金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点。
4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。
5、单晶体具有各向异性的特点。
6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体， 就是同素异构体。
( 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
10 、非晶体具有各异性的特点。
11 、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。
12 、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。
2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
(X )3、 般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。
V)14 、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的 物质。
15 、 金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
16 、金属材料是金属及其合金的总称。
17 、材料的成分和热处理决定组织， 组织决定其性能， 性能又决定其 用途。
18 、金是属于面心立方晶格。
19 、银是属于面心立方晶格。
20 、铜是属于面心立方晶格。
21 、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
22 、晶粒间交接的地方称为晶界。
23 、晶界越多，金属材料的性能越好。
24 、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。
25 、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
26 、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。
27 、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。
28 、晶体缺陷有点、线、面缺陷。
29 、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。
30 、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。
13 、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、 组织、 热处理与 金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
V)V)31、晶体有规则的几何图形。
32、非晶体没有规则的几何图形。
36 、物质是由原子和分子构成的。
38 、金属的同素异构转变也是一种结晶过程，故又称为重结晶。
39 、常见的三种金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
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 ）。