材料工程习题
第四章 工程材料 复习题
第四章工程材料复习题一、填空题1、金属的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度、硬度、塑性。
衡量金属材料在交变载荷和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性。
2、钢以铁、碳为主要元素，其中碳的质量分数为小于2.11%，铸铁是含碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。
3、钢按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。
4、普通质量的结构钢主要用于工程结构和机械零件方面。
5、金属分为黑色金属和有色金属。
6、碳钢的编号为：碳素结构钢采用拼音字母Q和数字表示其屈服强度；优质碳素结构钢用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几，如45钢；碳素工具钢用字母T表示；铸造碳钢用ZG代表铸钢二字汉语拼音首位字母。
7、合金钢的编号为：低低合金高强度结构钢由代表屈服点的汉语拼音字母Q；合金结构钢如40Cr表示平均碳的质量分数ωc= 0.40%，平均铬的质量质量分数ωCr<1.5%；滚动轴承在牌号前加G。
8、合金钢是为了改善钢的性能，在钢中加入其他合金元素。
9、合金钢分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。
10、铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁。
11、灰铸铁的断口呈浅白色，其牌号用符号HT和数字表。
12、球墨铸铁的牌号用符号QT和数字表示。
13、机械零件需要强度、塑性和韧性都较好的材料，应选用中碳钢。
14、碳的质量分数在0.30%～0.55%之间的属于中碳钢。
15、钢的普通热处理（也叫整体热处理）有退火、正火、淬火和回火，钢的表面热处理有表面淬火热处理和化学热处理。
16、降低钢的硬度，改善切削加工性能常用的热处理有退火和正火，若是高碳钢或是高合金钢要采用退火处理。
17、钢淬火常用的冷却介质有水和油，淬火处理的目的是提高工件的强度、强度和耐磨性。
淬火后钢的硬度主要取决于钢的含碳量高低。
18、淬火和高温回火结合的处理称为调质，处理后钢的性能特点是有良好的综合性能，适合轴和齿轮类零件的热处理。
工程材料习题集
工程材料习题集绪论1．一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kgf的载荷，它的直径是多少？2．有一直径15mm的钢棒所能承受的最大载荷为11800kgf，问它的强度是多少。
3．一根2米长的黄铜棒温度升高80℃，伸长量是多少？要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？（黄铜线膨胀系数为20×10－6/℃，平均弹性模量为110000MPa）4．一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。
问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？（钢的线膨胀系数为12×10－6/℃，弹性模量为206000MPa）5．零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？6．δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？并说明以下符号的意义和单位：σe；σs(σ0.2)；σb；δ；ψ；σ-1；ɑk7．常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？8．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。
哪种方法合理？为什么？参考答案：1．18.9mm 2．871MPa 3．3.2mm，176MPa 4．64.3MPa第一章金属的结构与结晶1．金属中常见的晶体结构类型有哪几种?α-Fe、γ-Fe、A1、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn 各属何种晶体结构?2．单晶体与多晶体有何差别？为什么单晶体具有各向异性，而多晶体材料通常不表现出各向异性？3．简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
4．晶体缺陷有哪些？对材料有哪些影响？对所有的材料都有影响吗？5. 分别说明以下概念：晶格；晶胞；晶格常数；致密度；配位数；晶面；晶向；单晶体；多晶体；晶粒；晶界；各向异性；同素异构。
6.在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同，该晶面与晶向间存在着什么关系？7. 何谓过冷度?为什么结晶需要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?8. 何谓同素异构转变?纯铁在常压下有哪几种同素异构体?各具有何种晶体结构?1．金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？2．过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶后的晶粒大小有何影响？3．如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：（1）砂型铸造与金属铸造；（2）厚壁铸件与薄壁铸件；（3）加变质剂与不加变质剂；（4）浇注时振动与不振动。
工程材料 习题及答案
工程材料作业答案作业1 材料结构基础1.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?实际金属晶体存在点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
（1）点缺陷使周围晶格发生畸变，提高晶体内能量，降低电导率，提高强度；（2）线缺陷越多，其运动越困难，材料的强度、硬度越高，脆性越大，塑性越差；（3）面缺陷越多，晶粒越细，强度越高，塑性也越好；（4）体缺陷：孔洞影响材料的力学、光学、热学性能；裂纹影响材料的力学性能；夹杂影响材料的力学、光学、电学性能。
2.金属常见的3种晶体结构是什么？画出结构示意图。
（1）体心立方（bcc）（2）面心立方（fcc）（3）密排六方（hcp）3.按价键结构对材料进行分类，简述各类材料的性能特点。
种类价键结构性能特点金属材料金属键有光泽、塑性、导电、导热、较高强度和刚度无机非金属材料离子键、共价键耐高温、高强、脆、无塑性高分子材料共价键、分子键密度小、热胀性大、耐磨耐腐、易老化复合材料取决于组成物结合键比强度和比模量搞、抗疲劳、高温减震性能好4.简述构成材料的5种化学键及其对一般性能的影响。
离子键，共价键，金属键，范德华力，氢键。
（1）离子键组成的离子晶体硬度高，强度高，脆性大，绝缘，塑性差；（2）由共价键组成的晶体熔点高，强度高，脆性大；（3）由金属键组成的金属有：a.良好的导电、导热性；b.良好的塑性变形能力；c.不透明、呈现金属光泽；d.电阻随温度升高而增大；（4）由分子键组成的材料熔点低、硬度低、绝缘；（5）有氢键的材料熔点沸点比分子晶体高。
5.简述钢的3种热力学平衡相。
（1）铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
铁素体由于溶碳量小，力学性能与纯铁相似。
塑性、冲击韧性较好，强度、硬度较低；（2）奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
奥氏体的强度、硬度较低，但有良好的塑性；（3）渗碳体：铁碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。
渗碳体硬度高，塑性和韧性很低。
6.什么是钢的珠光体、屈氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体？珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
工程材料第二版习题解答
第一章材料的结构与性能一、材料的性能（一）名词解释弹性变形：去掉外力后，变形立即恢复的变形为弹性变形。
塑性变形：当外力去除后不能够恢复的变形称为塑性变形。
冲击韧性：材料抵抗冲击载荷而不变形的能力称为冲击韧性。
疲劳强度：当应力低于一定值时，式样可经受无限次周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳强度。
σ为抗拉强度，材料发生应变后，应力应变曲线中应力达到的最大值。
bσ为屈服强度，材料发生塑性变形时的应力值。
sδ为塑性变形的伸长率，是材料塑性变形的指标之一。
HB：布氏硬度HRC：洛氏硬度，压头为120°金刚石圆锥体。
（二）填空题1 屈服强度、抗拉强度、疲劳强度2 伸长率和断面收缩率，断面收缩率3 摆锤式一次冲击试验和小能量多次冲击试验， U型缺口试样和V型缺口试样4 洛氏硬度，布氏硬度，维氏硬度。
5 铸造、锻造、切削加工、焊接、热处理性能。
（三）选择题1 b2 c3 b4 d f a （四）是非题 1 对 2 对 3错 4错（五）综合题 1 最大载荷为2805.021038.5πσ⨯=F b断面收缩率%10010810010⨯-=-=A A A ϕ 2 此题缺条件，应给出弹性模量为20500MP,并且在弹性变形范围内。
利用虎克定律 320℃时的电阻率为13.0130℃时的电阻率为18.01二、材料的结合方式 （一）名词解释结合键：组成物质的质点(原子、分子或离子)间的相互作用力称为结合键，主要有共价键、离子键、金属键、分子键。
晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。
非晶体：是指原子在其内部沿三维空间呈紊乱、无序排列的一类物质。
近程有序：在很小的范围内(一般为几个原子间距)存在着有序性。
（二）填空题1 四，共价键、离子键、金属键、分子键。
2 共价键和分子键，共价键，分子键。
3 强。
4 强。
（三）选择题1 a2 b3 a（四）是非题1 错2 错3 对4 错（五）综合题1晶体的主要特点：○1结构有序；○2物理性质表现为各向异性；○3有固定的熔点；○4在一定条件下有规则的几何外形。
工程材料学课程习题及答案重点
工程材料习题一、晶向、晶面指数习题在立方晶系的单位晶胞上作图表示(1 1 1)、(1 1 0)、(1 0 0) 晶面和[1 1 1]、[1 1 0]、[0 0 1]、[1 0 0]、[0 1 0] 晶向。
二、Fe-C 相图类提示 Fe-C 相图是确定钢热处理、铸造、锻造、焊接加热工艺的依据，应熟练掌握相图的绘制、不同成分钢的冷却相变过程及室温组织。
习题 画出 Fe-Fe 3C 合金相图 （要求标明B 、E 、C 、F 、P 、S 点的成分及共晶线和共析线的温度），分析含碳量0.4% （0.7%、0.77%、1.0% ）的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程（要利用文字和冷却曲线加以说明），画出室温组织的示意图并利用杠杆定律计算其组织组成物的相对质量分数。
分析 Fe-Fe 3C 相图看似复杂，但若掌握规律就容易了。
相图由包晶相变、共晶相变、共析相变三部分组成。
绘制时应先绘制三条水平线、确定水平线的温度及每条线上的三个成分点，然后再连接其余曲线即可。
Fe-C 相图含碳量分为亚共析钢（0.0218% ≤ C ＜0.77% ）、共析钢（0.77% C ）和过共析钢（0.77 % ＜C ≤ 2.11%）三大类型，其区别在于有先共析铁素体析出、无先共析铁素体和无二次渗碳体析出、有二次渗碳体析出。
解1、铁碳相图Fe-C 相图见图1.0，要求各相区、线、字母、温度要准确。
2、共析钢（0.77%C ） （1）结晶过程分析冷却曲线见图2.1。
在Fe-C 相图中要画出表示合金成分的垂线（图中虚线）；冷却曲线中要标明交点及点的顺序；冷却曲线点的顺序要和相图中垂线一致，恒温转变为水平线。
1点以上：液态；1-2点：匀晶转变析出奥氏体，L → γ ； 2-3点：γ降温阶段，无组织变化；3-3 /点：奥氏体发生共析转变，转变为珠光体，C Fe 72730218.077.0+α−−−→−γ℃（P ）；图1.0 Fe-Fe 3C 合金相图Fe 3CFeC%温度/℃3 / 点到室温，从铁素体中析出少量三次渗碳体Fe 3C Ⅲ。
工程材料习题
习题一 材料的结构与性能一、材料的结合方式（一）名词解释晶体、非晶体二、金属的结构（一）名词解释空间点阵、晶格、晶胞、致密度、空位、刃型位错、固溶体、间隙相（二）填空题1．金属晶体中最主要的面缺陷是_______。
2．γ-Fe 、α-Fe 的一个晶胞内的原子数分别为___、____。
（三）选择题1．晶体中的位错属于_______。
a ．体缺陷b ．面缺陷c ．线缺陷d ．点缺陷2．两组元组成固溶体，则固溶体的结构_______。
a ．与溶剂相同b ．与溶剂、溶质都不相同c ．与溶质相同d ．是两组元各自结构的混合3．间隙固溶体与间隙化合物的_________。
a ．结构相同，性能不同b ．结构不同，性能相同c ．结构相同，性能也相同d ．结构和性能都不相同（四）是非题1．金属多晶体是由许多结晶方向相同的多晶体组成。
2．形成间隙固溶体的两个元素可形成无限固溶体。
3．间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
（五）综合题1．实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？三、金属材料的性能（一）名词解释弹性变形、塑性变形、冲击韧性、疲劳强度、b σ、s σ、δ、HB 、HRC（二）填空题1．材料常用的塑性指标有_______和_______两种，2．检测淬火钢成品件的硬度一般用_______硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用_______硬度。
1．材料的工艺性能是指_______、_______、_______、_______、_______。
（三）选择题1．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为______。
a ．静载荷b ．冲击载荷c ．交变载荷2．洛氏硬度C 标尺使用的压头是______。
a ．淬硬钢球b ．金刚石圆锥体c ．硬质合金球（四）是非题1．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
2．碳的质量分数越高，焊接性能越差。
3．钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（五）综合题1．某种钢的抗拉强度b ＝5.38×108MPa ，某一钢棒直径为10mrn ，在拉伸断裂时直径变为8mm ，问此棒能承受的最大载荷为多少？断面收缩率是多少？2．一根直径为2.3mm 、长3m 的钢丝、受载荷4900N 后有多大的变形。
《材料科学与工程基础》课后习题答案
材料科学与工程基础课后习题答案习题1题目：什么是材料的物理性质？举例说明。
解答：材料的物理性质是指材料在没有发生化学变化的情况下所表现出的性质。
这些性质可以通过物理测试来测量和确定。
举例来说，导电性和热导性就是材料的物理性质之一。
例如，金属材料具有良好的导电性和热导性，能够传递电流和热量。
而绝缘材料则具有较低的导电性和热导性，不易传递电流和热量。
习题2题目：简述晶体结构和晶体缺陷的区别。
解答：晶体结构是指材料中原子或离子的排列方式和规律。
晶体结构可以分为晶格、晶胞和晶体点阵等几个层次。
晶格是指晶体内部原子或离子排列的周期性重复性。
晶胞是晶格的一个最小重复单元，由晶体中少数几个原子或离子构成。
晶体点阵是指晶格的三维空间排列方式。
晶体缺陷是指晶体结构中存在的瑕疵或缺陷。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶体结构中原子或离子的位置发生了失序或替代，造成了空位、间隙原子、杂质原子等。
线缺陷是指晶体结构中存在了位错或脆性裂纹等缺陷。
面缺陷是指晶体结构中存在了晶界或孪晶等缺陷。
习题3题目：为什么变形会引起材料性能的改变？解答：变形是指材料在外力作用下发生的形状和大小的改变。
变形可以导致材料性能的改变主要有以下几个原因：1.晶体结构改变：变形会导致晶体结构中原子或离子的位置发生移动和重排，从而改变了晶体的结构和性质。
2.结晶颗粒的尺寸和形状改变：变形会导致晶体中晶界的移动和晶体颗粒的形状改变，这会影响材料的力学性能和导电性能等。
3.动态再结晶：变形过程中，材料中原来存在的缺陷和结构不完善的区域可能会发生动态再结晶，从而改善了材料的性能。
4.内应力的释放：变形会导致材料内部产生应力，这些应力可能会引起材料的开裂、断裂和强度变化等。
综上所述，变形会引起材料性能的改变是由于晶体结构、结晶颗粒、动态再结晶和内应力等因素的综合作用所导致的。
习题4题目：什么是材料的力学性能？举例说明。
解答：材料的力学性能是指材料在力学加载下所表现出的性能。
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第一章 液态金属的性质 1、简述液态金属的结构。 液态金属的短程有序、长程无序结构 2、液态金属的有哪些重要的性质。 （1）原子团（由十几到几百个原子组成）内，原子间仍然保持较强的结合力和原子排列的规律性，即短程有序； （2）原子团间的距离增大（产生空穴），结合力减小，原子团具有流动性质； （3）存在能量起伏和结构起伏； （4）随温度的提高，原子团尺寸减小、流动速度提高。 3、影响金属熔体粘度的因素有哪些？ （1）温度，粘度随温度的提高而降低 （2）化学成分，共晶成分的液态合金的粘度最低。 （3）固态颗粒含量，粘度随颗粒体积百分含量的提高而提高。随第二相粒度的减小、分散度的提高，金属熔体粘度提高。 第二章 金属的氧化、挥发和除渣精炼 4、金属氧化的热力学判据是什么？ 在标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化烧损程度，一般可用氧化物的标准生成自由焓变量△G0， 分解压Po2或氧化物的生成热△H0作判据。通常△G0、Po2或△H0越小，元素氧化趋势越大，可能的氧化程度越高。 在实际熔炼条件下，元素的氧化反应不仅与△G0有关，而且反应物的活度和分压也起很大作用，气相氧的分压Po2实高， 组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化反应趋势大。 5、氧化精练的原理和过程是什么？ 氧化精炼就是向被精炼的粗金属熔体中加入氧化剂，将其中所含的杂质氧化而除去。该法的基本原理是基于不同元素对氧的 亲和力不同，使杂质（以Me′表示）氧化生成不溶于（或很少溶于）主体金属（以Me表示）的氧化物，或以渣的形式聚集于 熔体表面（如杂质铁以FeO入渣），或以气态的形式（如杂质硫氧化为SO2）挥发而被除去。 过程：（1）将杂质元素及部分基体金属氧化； （2）去除杂质元素氧化物； （3）将氧化的基体金属氧化物还原。 6、氧化精炼的实质及热力学条件是什么？ 实质是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体而排除的过程。热力学条件是：杂质元素对氧的亲和力大于基体金属对氧的亲和力。 7、金属挥发的影响因数有那些？ （1） 熔体温度 温度越高，蒸气压越大，挥发速率越快，挥发损失就越大； （2）金属及合金元素 蒸气压大，蒸发热小，沸点低的金属易发损失；金属熔体中某一组元的挥发损失，还与其他元素对其活度系数的影响有关 凡增大该组元活度系数的合金元素，都会增大挥发损失。 （3）炉膛压力 炉膛压力对金属挥发损失影响很大。一般压力越小，挥发损失越大。 4） 其他因素 时间、比表面积和氧化膜的性质。 金属处于高温液态的时间越长，比表面积越大，搅拌及扒渣次数越多，熔体表面无致密氧化膜或熔剂及炉渣覆盖，则挥发损失越大。 8、简述夹渣的来源及去除方法. 分为外来夹渣和内生夹渣两种，外来夹渣是由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、熔剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等。 内生夹渣是在金属加热及熔炼过程中，金属与炉气和其他物质相互作用生成的化合物（如氧化物、碳化物、氮化物和氢化物等）。 （1）静置澄清法 （2）浮选法，利用通入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的熔剂中去除 （3）熔剂法 ，熔剂法是通过熔剂与夹渣之间的吸附、溶解和化合等作用而实现除渣的。 （4）过滤法 第三章 吸气和脱气精炼 9、金属熔体中气体的存在形式有哪些？ 三种存在形态：固溶体、化合物和气体。 10、影响金属熔体中含气量的因素有哪些？ 金属和气体的性质、合金元素、温度及压力等因素。 11、简述分压差脱气精练的原理和方法. 原理：利用气体分压对熔体中气体溶解度影响的原理，控制气相中氢的分压造成与熔体中溶解气体浓度平衡的氢分压和实际气体的氢分压间存在很大的分压差。 分压差脱气精炼法可分为气体脱气法、熔剂脱气法，沸腾脱气法和真空脱气法四种。 第四章 成分控制 12、配料的计算方法和过程是怎么样的？ 配料计算程序如下： 首先计算包括熔损在内的各成分需要量； 其次计算由废料带入的各成分量； 再计算所需中间合金和新金属料量； 最后核算。 例题： 配制一炉10吨LY12合金，该硬铝作二次挤压棒材用。根据国家标准和制品要求，确定计算成分： Cu、Mg、Mn分别取4.60、1.55、0.70%。杂质Fe、Si分别控制在0.45和0.35%以下。新：旧料比=60:40。 （1）按计算成分计算各元素需要量及杂质量 主要成分 Cu：10000×4.6%=460kgMg：10000×1.55%=155kg Mn 10000×0.7%=70kg 杂质Fe：10000×0.45%=45kg Si：10000×0.35%=35kg Zn 10000×0.2%=20kg Ni 10000×0.1%=10kg 杂质总和10000×1.5%=150kg （2）废料中带入的各成分元素量 Cu 4000×4.35%=174kg Mg 4000×1.50%=60kg Mn 4000×0.60%=24kg Fe 4000×0.5%=20kg Si 4000×0.5%=20kg Zn 4000×0.3%=12kg Ni 4000×0.1%=4kg 杂质总量 4000×1.5%=60kg （3）计算所需中间合金及新金属量 Cu板 （460－174）÷99.7%=287kg Mg锭 （155－60）÷99.85%=95kg Al-Mn （70－24）÷10%=460kg Al锭 10000－（4000+287+95+460）=5158kg （4）核算 计算杂质及杂质总量是否在允许范围内Fe 20+0.14+0.05+2.74+8.25=31.18＜45kg Si 20+0.03+2.74+6.7=29.47＜35kg Zn 12+1.38=13.88＜20kg Ni 4+0.57+0.002+0.46=5.032＜10kg 杂质总量60+0.86+0.14+6.9+15.5=83.4＜150kg 核算表明，计算基本正确，可以投料。 13、什么是中间合金，采用中间合金的理由是什么 ？ 将有些单质做成合金，使其便于加入到合金中，解决烧损，高熔点合金不易熔入等问题同时对原材料影响不大的特种合金叫 中间合金。（为便于向铸造合金中加入一种或多种元素而特别配制的合金。） 1）是为了便于加入某些熔点较高且不易溶解或易氧化、挥发的合金元素，以便更准确地控制成分。 2）使用中间合金作炉料，可以避免熔体过热、缩短熔炼时间和降低熔损。 第五章 单相合金的凝固 14、什么叫溶质再分布？ 合金在非平衡凝固时，铸件成分偏离原始成分、随凝固过程和条件不同，先后凝固部分的成分不均匀、不一致的现象。 15、为什么在非平衡凝固条件下，单相合金凝固铸件中会出现共晶体？ 铸锭成分分布不均匀。 16、什么叫成分过冷？ 在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于 实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。 17、成分过冷是怎样影响铸件组织的形态的？ 随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状四种形式，得到的晶体相应为平面状晶、 胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。GL/R很大时不出现成分过冷。此时界面以平面状生长；在成分过冷较弱时形成胞状晶； 成分过冷增强，胞状晶将沿着优先生长方向加速生长形成胞状枝晶；有较强的成分过冷或较小的G1/R值形成自由枝晶 。 第六章 铸锭晶粒组织及其细化 18、细晶强化的原理是什么？ 晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目多，则在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少， 因应力集中引起的开裂机会较少，从而塑性提高；晶界增多，而晶界上的原子排列不规则，杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，从而提高强度。 19、细化铸锭组织的方法有哪些？ 1）增加过冷度；2）变质处理；3）振动与搅拌。 20、试分析溶质再分布、成分过冷对铸锭组织的影响。
随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状，树枝晶的形态发展 第七章 铸锭常见缺陷分析 21、主要的凝固缺陷有哪些？ 偏析、缩孔、裂纹、气孔及非金属夹杂物等 22、带状偏析是怎样产生的？ 在界面上偏析较小的地方，晶体将优先生长并突破偏析层，长出分枝，富溶质的液体被封闭在枝晶间，当枝晶断续生长并与相邻村枝晶连接一起时，形成宏观的平偏析界面。 23、为什么说气孔的形成只可能是非均匀形核？ 由于气体原始浓度C0一般较小，而凝固速度通常又较大，因而仅靠气体偏析来增大固/液界面前沿浓度，促使气泡均质形核是非常困难的， 甚至是不可能的，因此， 气泡的形核有且只有是非均匀形核。
材料制备新技术 1.什么是合金化？ 以扩散和化学反应为标志，合金元素在基体相中形成成分、组织均匀的均匀合金。 2.固态下发生合金化的根本原因（基本原理）是什么? 固体金属粉末在磨球的碰撞冲击和摩搓的作用下，粉末发生强烈的塑性变形并破碎，形成洁净的原子化表面，在压力作用下相互冷焊在一起，形成复合颗粒。（复合颗粒的产生） 复合颗粒变形、破碎，反复的焊合与破碎就形成了具有多层结构的复合颗粒，且平均尺寸不断细化，形成了无数的扩散-反应偶。（层细化、扩散-反应偶） 应力应变和大量点阵缺陷（空位、位错、晶界等）的产生，使系统储能很高，每摩尔达十几千焦，粉末活性被大幅度提高；同时，磨球及颗粒相互之间的碰撞瞬间会造成界面温升，这些变化不仅可以促进界面处的扩散，而且可以诱发某些系统的多相化反应，最终导致均匀合金的形成。 （能量升高促进扩散和化学反应）
3.机械合金化的技术特点是什么？ (1)工艺简单，过程容易控制。所使用的球磨设备制造工艺成熟，产量大，如一台大型球磨机日产量可达吨级，生产成本低，适于工业化。 (2)能在室温下实现合金化。可以避免熔炼合金过程中难以排除的成分偏析现象的发生。特别是对于难熔金属以及熔点或蒸气压相差较大的金属系的合金化，机械合金化显示出巨大的优越性。 (3)与粉末冶金及自蔓延高温合成工艺相比，机械合金化不受混料均匀化的制约，将原料混合及合金化一次完成。 (4)制备体系范围大。突破了熔铸法及快速凝固技术的局限，拓宽了合金成分范围。 (5)诱发固态相变，制备非晶及准晶材料，从而避开了准晶、非晶形成时对熔体冷速及形核条体的苛刻要求。 (6)可形成稳态相，也可制备出一系列的纳米晶材料和过饱和固溶体等亚稳态材料。 (7)能实现弥散、固溶和细晶三位一体的强化机制。 (8)可诱发在常温或低温下难以进行的固-固(S-S)，固-液(S-L)和固-气(S-G)多相化学反应。