金属学原理2答案
金属学考试答案2
铸铁的组织结构有基本组织和石墨组成：
HT250 灰铸铁 最低抗拉强度350Pa
KTH350-10 黑心可锻铸铁 350Pa 最低申长率10%
亚共析钢的正常淬火加热温度为Ac3+30-50。
原因：亚共析钢若加热温度过高奥氏体晶粒粗大，若低于Ac3钢种有为转变的铁素体，这样淬火后的组织就会出现软点；过共析钢若淬火温度过高将得到粗大的马氏体大量残余奥氏体，使钢的性能恶化。
组织特点：在上贝氏体中的铁素体条间还可能存在未转变的残余奥氏体，下贝氏体也是有铁素体和碳化物组成。
热处理是将钢在固态下加热到，保温，冷却到室温以改变钢的组织结构，以改变其性能一种加工工艺。
通过适当的热处理可以提高钢的力学性能，延长使用寿命。
原则上只有加热和冷却是法师溶解度显著变化，或者类似纯铁的同素异构体转变，既有固态相变发生的合金才能进行热处理。
钢在回火是的转变：回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度保温一段时间，是淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。
淬火钢的组织主要是马氏体或马氏体加残余奥氏体。
淬火钢回火时转变：马氏体中碳的偏聚，马氏体分解，残余奥氏体的转变，碳化物的转变，渗碳体的聚集长大和a相回复，再结晶。
奥氏体形成过程：奥氏体形核，长大，剩余奥氏体的溶解，奥氏体成分均匀化。
影响奥氏体形成速度的因素：加热时间和保温时间，原始组织的影响，化学成分(碳，合金元素）
奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧性越好。
影响奥氏体晶粒大小的因素：加热温度和保温时间，加热速度，钢的化学成分，钢的原始组织。
淬透性与淬硬性的区别：淬透性表示钢淬火是或的马氏体的能力，淬硬性表示钢淬火是的硬化能力，它们之间无必然联系。
《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。
金属材料学(第二版)课后答案 主编戴启勋
第一章钢的合金化原理1．名词解释1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。
(常用M来表示)2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显着地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。
3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。
如：V，Nb, Ti 等。
5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr：ε-FexC→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C66）离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。
如V，Nb, Ti等都属于此类型。
2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在g-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在g-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？答：（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶.b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。
如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。
（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。
一般为铁素体形成元素分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。
《金属学原理》各章习题及解答(第一章晶体题解)
11.某正交晶系单胞中，在如下位置有单原子存在：①(0, 1/2, 0)，(1/2, 0, 1/2)两种位置都是同 类原子；②([1/2, 0,0])，(0, 1/2, 1/2)上是 A 原子，(0, 0, 1/2)，(1/2, 1/2, 0)是 B 原子。问上两 种晶胞各属于哪一种布喇菲点阵？ 解：①右图 a 中黑实线是一个正交单 胞，a 和 b 分别是两个晶轴，两个带影 线的圆代表给定的原子位置，应该注 意到在与此等效的所有位置都有原 子。根据题意，一个单胞含两个原子， 如果把黑线所定的晶轴向-b 平移 b/2， 把现在的 ABCDD'A'B'C'六面体看成 是单胞，可以知道这是 I 点阵。 ②右图 b 中黑实线是一个正交单胞，a 和 b 分别是两个晶轴，两个带影线的圆代表 A 原子 位置，两个黑色的圆代表 B 原子位置，应该注意到在与这些位置等效的所有位置都有相应 的各类原子。如果把黑线所定的晶轴向-a 平移 a/2，把现在的 CDEFF'C'D'E'六面体看成是 单胞，看出这是 I 单胞，其中结构基元由一个 A 原子和一个 B 原子构成。
8. 画出图 1-60 中四种平面点阵（它是无限大的）除平移外的所有对称元素及其所在位置（在 有限个阵点画出就可以了）。 解：把对称元素直接画在图 1-60 中，如下图所示。图 a 中过每个阵点并垂直纸面的轴都 是 2 次轴；根据上题的结果，在平行的 2 次轴中间又有 2 次轴，所以在四个相邻阵点中间 出现新的 2 次轴；因为α=90°，所以过 a1 以及过 a2 轴并垂直纸面的面是镜面，根据上题的 结果，在平行的 2 个镜面中间应是镜面，故在那里又出现新的镜面。图 c 中过每个阵点并 垂直纸面的轴都是 2 次轴；因在平行的 2 次轴中间应是 2 次轴，所以在阵点中间出现新的 2 次轴，在这些新的 2 次轴之间又出现新的 2 次轴；在图中看到一个复式单胞的轴之间夹 角是 90°，所以过复式单胞两根轴并垂直纸面的两个面是镜面，同样在每一组平行镜面之 间又应是新的镜面。图 b 中 a1=a2，并且α=90°，所以过每个阵点并垂直纸面的轴都是 4 次 轴，4 次轴隐含 2 次轴，因在平行的 2 次轴中间应是 2 次轴，故在两个 4 次轴的中间出现
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。
金属学习题2答案
一、名词解释沉淀硬化、细晶强化、孪生、扭折、第一类残余应力、第二类残余应力、、回复、再结晶、多边形化、临界变形量、冷加工、热加工、动态回复、动态再结晶沉淀硬化：在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱出微粒弥散分布于基体中导致硬化。
细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法。
孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。
扭折：在滑移受阻、孪生不利的条件下，晶体所做的不均匀塑性变形和适应外力作用，是位错汇集引起协调性的形变。
按残余应力作用范围不同，可分为宏观残余应力和微观残余应力等两大类，其中宏观残余应力称为第一类残余应力（由整个物体变形不均匀引起），微观残余应力称为第二类残余应力（由晶粒变形不均匀引起）。
储存能：在塑性变形中外力所作的功除大部分转化为热之外，由于金属内部的形变不均匀及点阵畸变，尚有一小部分以畸变能的形式储存在形变金属内部，这部分能量叫做储存能。
回复：经冷塑性变形的金属加热时，尚未发生光学显微组织变化前（即再结晶之前）的微观结构变化过程。
再结晶：经冷变形的金属在一定温度下加热时，通过新的等轴晶粒形成并逐步取代变形晶粒的过程。
多边形化：指回复过程中油位错重新分布而形成确定的亚晶结构过程。
临界变形量：需要超过某个最小的形变量才能发生再结晶，这最少的形变量就称为临界变形量。
冷加工：在再结晶温度以下的加工过程；在没有回复和在接近的条件下进行的塑性变形加工。
热加工：在再结晶温度以上的加工过程；在再结晶过程得到充分进行的条件下进行的塑性变形加工。
动态回复：热加工时由于温度很高，金属在变形的同时发生回复，同时发生加工硬化和软化两个相反的过程。
这种在热变形时由于温度和外力联合作用下发生的回复过程动态再结晶：是指金属在热变形过程中发生的再结晶现象。
二、问答题1.如何获得孪晶？答：孪晶形成过程：形变、晶体生长、退火及相变。
2.孪生和滑移有何区别？答：(1) 滑移使滑移面两侧相对滑动一个完整的平移矢量（柏氏矢量），而孪生则在孪晶内所有的面都滑动，滑动的距离并非是完整的平移矢量，每个面的滑动量和距孪生面的距离成正比。
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。
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一、简答题
1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？
答：可以。
.通过进行适当冷变形，而后在适当温度再结晶的方法获得细晶（应主意避开临界变形度和避免异常长大）。
或进行热加工，使之发生动态再结晶。
2. 固体中有哪些常见的相结构？
答：固体中常见的相结构有：固溶体（单质）、化合物、陶瓷晶体相、非晶相、分子相。
3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？
答：平衡结晶是指结晶速度非常缓慢，液相和固相中扩散均很充分的情况下的结晶。
非平衡结晶是指结晶速度比较快，扩散不充分的情况下的结晶。
4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一
定律？
答：扩散第一定律的应用条件是稳态扩散，即与时间无关的扩散。
对于非稳态扩散的情况也可以应用扩散第一定律，但必须对其进行修正。
5. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？
答：凝固过程中，随液固界面的推进，液固界面附近液相一侧产生溶质原子富集，导致液相的熔点发生变化，由此产生的过冷现象称为成分过冷。
无成分过冷时，固溶体以平面状生长，形成等轴晶；有较小过冷度时，形成胞状组织；有较大成分过冷时，形成树枝晶。
二、综合分析题
图示Cu-Cd 二元相图全图及其400℃～600℃范围的局部放大：（13分）
1） 请根据相图写出549℃、547℃、544℃、397℃和314℃五条水平线的三相平衡反应
类型及其反应式；
2） 已知β相成分为w cd =46.5％，400℃时γ相的成分为w cd =57％，请计算400℃时w Cd
＝50％合金的相组成。
答：
1）549℃：包晶反应，（Cu ）+ L →β
547℃：包晶反应，β + L →γ
544℃：共晶反应，L → γ + δ
397℃：包晶反应，δ + L → ε
314℃：共晶反应，L → ε +（Cd ）
2）%7.66%1005.46575057%=⨯--=
β 或 %3.33%1005.46575.4650%=⨯--=γ。