2016年862金属材料科学基础试题
金属材料学基础及自测试题及答案
金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
1．金属组织金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。
金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。
渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。
同时Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
天津大学金属材料科学基础考研复习指导资料
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一、院系及专业介绍天津大学材料科学与工程学院是我国材料学科最齐全的学院之一。
具有材料学学科中的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、生物医用材料等学科方向，材料加工工程学科中的焊接、表面加工技术等学科方向。
具有材料科学与工程一级学科博士学位授予权和博士后流动站。
材料科学与工程一级学科是国家重点学科。
学院设有金属材料科学与工程系、无机非金属材料科学与工程系 、高分子材料科学与工程系、材料科学及加工自动化系、材料化学系等五个系。
拥有先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，材料复合与功能化教育部工程研究中心，天津市现代连接技术重点实验室，天津市材料复合与功能化重点实验室。
材料学院实验室建筑面积16500m2。
学院现有教职工120人，其中教师82人；拥有教授38人，副教授31人；90%以上具有博士学位。
拥有国家杰出青年基金获得人3人，长江讲座教授1人，教育部新世纪人才12人。
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天津大学材料科学与工程学院具有雄厚的科研实力，特别是近年来985工程、211工程给予了大力投入，购置了一大批先进仪器设备。
近年来，学院承担了400余项国家“973” 、“863” 、国家自然科学基金重大项目、重点项目、面上项目、青年基金项目以及教育部、天津市等省市部委重点项目、基础研究项目企业开发研究项目等，2008年和2009年全院承担的科研项目经费超过5000万元，在国内高校同学科领域名列前茅。
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种？答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响A、奥氏体（γ）稳定化元素这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素（2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素B、铁素体（α）稳定化元素（1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅（2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响？答：1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A12、改变了共析体的含量所有的元素都降低共析体含量第二章合金的相组成1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么？答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体决定组元在置换固溶体中的溶解条件是：1、溶质与溶剂的点阵相同2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%）3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置）2、间隙固溶体的溶解度取决于什么？举例说明答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于：1、溶剂金属的晶体结构2、间隙元素的尺寸结构例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。
3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素锰、铁、铬是弱碳化物形成元素第四章合金元素和强韧化1、请简述钢的强化途径和措施答：固溶强化细化晶粒强化位错密度和缺陷密度引起的强化析出碳化物弥散强化2、请简述钢的韧化途径和措施答：细化晶粒降低有害元素含量调整合金元素含量降低钢中含碳量3、请简述影响钢冷成型的主要力学性能指标或组织要求答：低的屈服强度高的延伸率高的均匀伸长率高的加工硬化率高的深冲性参量适当面均匀的晶粒度控制夹杂物的形状和分布游离渗碳体的数量和分布4、请问那些合金元素有可能改善钢的切削加工性能？答：硫是了解最清楚和广泛应用的易削添加剂铅是仅次于硫的常用易削添加剂近年来许多注意力已经转到钙脱氧生产易削结构钢上5、简述改善钢的焊接性能的途径答：采用碳当量为比较的基础，由加入的各元素来计算和评定钢材的焊接性能。
金属材料学理论知识考核试题及答案
金属材料学理论知识考核一、选择题1、在Fe-Fe3C和图中，奥氏体冷却到ES线时开始析出（）。
（单选题）[单选题] *A、铁素体FB、珠光体PC、二次渗碳体√D、奥氏体A2、马氏体组织有两种形态（）。
（单选题）[单选题] *A、板条、树状B、板条、针状√C、树状、针状3、零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
（单选题）[单选题] *A、淬火+低温回火√B、调质C、淬火+高温回火4、纯金属结晶时，冷却速度越快，则实际结晶温度将（）。
（单选题）[单选题] *A、越高B、越低√C、越接近理论结晶温度D、没有变化5、材料开始发生塑性变形的应力值叫做材料的（）。
（单选题）[单选题] *A、弹性极限B、屈服强度√C、抗拉强度D、条件屈服强度6、测量淬火钢及某些表面硬化件的硬度时，一般应用（）。
（单选题）[单选题] *A、HRA√B、HRBC、HRCD、HB7、钢经调质处理后所获得的组织的是（）。
（单选题）[单选题] *A、淬火马氏体B、回火索氏体√C、回火屈氏体D、索氏体8、室温下，金属的晶粒越细小，则（）。
（单选题）[单选题] *A、强度高、塑性低B、强度低、塑性低C、强度低、塑性高D、强度高、塑性高√9、滚动轴承钢主要加入（）合金元素。
（单选题）[单选题] *A、MnB、Cr√C、SiD、V10、要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（）合处理。
（单选题）[单选题] *A、45钢经正火B、40Cr钢经调质√C、60Si2Mn钢经淬火和中温回火11、普通低合金结构钢是（）。
（单选题）[单选题] *A、16Mn√B、20CrMnTiC、9CrSiD、T8A12、合金工具钢有（）。
（单选题）[单选题] *A、20CrB、20CrMnTiC、T12AD、9CrSi√13、GCr15中Cr的含量为（）。
（单选题）[单选题] *A、15%B、0.15%C、1.5%√D、0.015%14、调质钢大多是（）。
天津大学862金属材料科学基础考研真题-考研复习经验
天津大学862金属材料科学基础考研真题-考研复习经验天津大学862金属材料科学基础考研真题资料是由天津考研网组织的多名一线的名师以及过去几年在天津大学862金属材料科学基础考试中获得高分的考生精心编制而成。
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金属材料工程基础知识100道及答案解析
金属材料工程基础知识100道及答案解析单选题100道1.下列金属中，导电性最好的是（）A.铜B.铝C.银D.金答案：C解析：在常见金属中，银的导电性最好。
2.金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力称为（）A.强度B.硬度C.塑性D.韧性答案：A解析：强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
3.下列哪种金属的熔点最高（）A.钨B.铁C.铜D.铝答案：A解析：钨的熔点约3410℃，是常见金属中熔点最高的。
4.金属的疲劳强度是指（）A.在交变载荷作用下，经过无数次循环而不破坏的最大应力B.在静载荷作用下，不发生破坏的最大应力C.在冲击载荷作用下，不发生破坏的最大应力D.在高温下，不发生破坏的最大应力答案：A解析：金属的疲劳强度是在交变载荷作用下，经过无数次循环而不破坏的最大应力。
5.下列哪种热处理工艺可以提高金属材料的硬度（）A.退火B.正火C.淬火D.回火答案：C解析：淬火能使钢件获得高硬度。
6.常见的不锈钢中，主要的合金元素是（）A.铬B.镍C.钛D.钼答案：A解析：铬是不锈钢中主要的合金元素。
7.下列金属材料中，属于有色金属的是（）A.铸铁B.碳钢C.铜D.工具钢答案：C解析：有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属，铜属于有色金属。
8.下列哪种金属具有良好的耐腐蚀性和高温强度（）A.钛B.镁C.锌D.铅答案：A解析：钛具有良好的耐腐蚀性和高温强度。
9.合金元素在钢中的作用不包括（）A.提高钢的强度B.改善钢的韧性C.降低钢的硬度答案：C解析：合金元素通常会提高钢的硬度，而不是降低。
D.提高钢的耐磨性10.金属材料的塑性指标通常用（）表示A.屈服强度B.抗拉强度C.伸长率D.硬度答案：C解析：伸长率和断面收缩率是金属材料的塑性指标。
11.下列哪种金属的密度最大（）A.铝B.铁C.铅D.金答案：D解析：金的密度相对较大。
12.下列哪种金属材料常用于制造刀具（）A.高速钢B.铝合金C.铜合金D.钛合金答案：A解析：高速钢常用于制造刀具。
天津大学862金属材料科学基础考研大纲及考题真题资料-红宝卷
天津大学862金属材料科学基础考研大纲及考题真题资料天津大学862金属材料科学基础考研复习都是有依据可循的,考研学子关注事项流程为：考研大纲-参考书-真题资料-复习经验-辅导-复试-导师，缺一不可。
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下面是天津大学862金属材料科学基础考研考试大纲一、考试的总体要求该课程是材料学专业（金属材料方向）的一门重要专业基础课，要求考生全面、系统地掌握金属学的基本知识和基本理论；了解与金属材料性能密切相关的物质结构特征及与形成过程相关的材料行为规律；具备综合运用所学知识进行分析和解决实际问题的能力。
二、考试的内容第1部分金属的晶体结构①空间点阵和晶胞；②晶系和布拉菲点阵；③晶向指数和晶面指数；④典型金属的晶体结构：原子堆垛方式、点阵常数、配位数和致密度；间隙；⑤多晶型转变。
第2部分晶体缺陷①点缺陷：点缺陷的类型、点缺陷的产生；②位错的基本概念：位错的基本类型、柏氏矢量、位错的运动、位错密度、位错的观察。
③位错的能量及交互作用：位错的应变能、位错的线张力、位错的应力场、位错的分解与合成；④晶体中的界面：晶界的结构与晶界能。
第3部分相结构及相图①材料的相结构：固溶体、中间相；②二元相图及其类型：相图的基本知识、杠杆定律、二元系相图、相图与性能的关系；③复杂相图分析：分析方法、铁-碳合金相图；④相图热力学基础：吉布斯自由能与成分的关系、相平衡条件、吉布斯自由能曲线与相图；⑤三元系相图及其类型：三元相图的表示方法、相区接触法则、垂直截面及水平截面、三元匀晶相图、具有两相共晶反应的三元系相图、具有共晶型四相平衡反应的三元系相图。
第4部分金属的凝固①晶体材料熔融凝固的基本规律：液态的结构、凝固的热力学条件、过冷现象、结晶的一般过程；②晶核的形成：均匀形核、形核率、非均匀形核；③晶核的生长：液-固界面的微观结构、熔体中晶体的生长形态、晶体长大的线速度；④固溶体的凝固：固溶体的平衡凝固、稳态凝固、成分过冷；⑤共晶合金的凝固：共晶体的形成、共晶体的形态；⑥凝固组织及其控制：晶粒尺寸的控制、铸锭组织及其控制、铸锭的缺陷；第5部分材料中的原子扩散①扩散现象及扩散方程：扩散现象、菲克第一定律、菲克第二定律、扩散方程的应用、柯肯达尔效应；②扩散的微观机制：空位机制、间隙机制、自间隙机制、扩散系数、扩散激活能；③扩散驱动力；④反应扩散；⑤影响扩散的因素。
金属材料检测技术基础知识单选题100道及答案解析
B.材料强度
C.工作温度
D.以上都是
答案：D
解析：金属材料的断裂韧性与裂纹尺寸、材料强度、工作温度等都有关系。
41.以下哪种金属材料检测方法可以定量测量缺陷的尺寸（）
A.射线探伤
B.超声波探伤
C.磁粉探伤
D.渗透探伤
答案：B
解析：超声波探伤可以定量测量缺陷的尺寸。
42.金属材料的耐腐蚀性与（）有关。
A.屈服强度
B.韧性
C.抗拉强度
D.硬度
答案：B
解析：冲击试验主要用于测定金属材料的韧性。
12.能检测表面开口缺陷的无损检测方法是（）
A.超声波探伤
B.磁粉探伤
C.射线探伤
D.渗透探伤
答案：D
解析：渗透探伤可以检测表面开口缺陷。
13.拉伸试验中，原始标距的长度通常为（）
A. 5d
B. 10d
C. 50mm
A.超声波探伤
B.磁粉探伤
C.渗透探伤
D.涡流探伤
答案：A
解析：超声波探伤能够检测金属材料内部微小缺陷。
39.布氏硬度试验中，压头直径和试验力的选择依据是（）
A.材料的硬度范围
B.材料的厚度
C.材料的形状
D.以上都是
答案：A
解析：布氏硬度试验中，压头直径和试验力的选择主要依据材料的硬度范围。
40.金属材料的断裂韧性与（）有关。
答案：A
解析：差热分析常用于检测金属材料的相变温度。
23.拉伸试验中，断后伸长率的计算公式是（）
A.（断后标距-原始标距）/原始标距×100%
B.（断后标距-原始标距）/断后标距×100%
C.（原始标距-断后标距）/原始标距×100%
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一、名词解释
1.柏氏矢量
描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
2.堆垛层错
实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排，称为堆垛层错。
3.相
所谓相，是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。
4.固溶体
固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。
5.珠光体
奥氏体在727℃发生共析转变：γS →αp +Fe 3C ，转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体。
6.成分过冷
在合金的凝固过程中，由于液相中溶质的分布发生变化而改变了凝固温度，这可由相图中的液相线来确定，因此，将界面前沿液体的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷，称为成分过冷 。
7.非均匀形核
新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。
8.间隙扩散
间隙扩散是指碳氮氢这类尺寸很小的原子在金属晶体内的扩散，它们一般位于晶体的八面体间隙内，间隙原子扩散时是从一个八面体间隙运动到邻近的另一个八面体间隙。
9.临界分切应力
晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一滑移系中的分切应力达到一定临界值时，该滑移系方向可以首先发生滑移，该分切应力称为滑移的临界分切应力。
10.加工硬化
金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提高，而塑形则很快下降，这就是加工硬化。
二、填空题
1.面心立方晶体结构所含原子数（）配位数（）晶面（111）垂直晶向（）
2.螺型位错的位错线（）滑移方向，（）位错运动方向。
3.液相+固相=固相是（）反应，固相=固相+固相是（）反应
4.根据相律原则，三元相图的相数是2，其自由度为（）
5.一些化合物类型与组成元素原子尺寸的差别有关，当两种原子半径
差很大的元素形成化合物时，倾向于形成（）和（），而中等程度差别时则倾向形成拓扑密堆相。
6.莱氏体是由（）和（）组成的机械混合物。
7.晶体的长大方式（）（）（）
8.平衡系数是（）和（）之比。
9.扩散驱动力是（），柯肯达尔效应是（）扩散机制。
10.残余应力的分类（）（）（）。
11.冷变形金属加热过程经历（）（）（）三个过程。
12.相变驱动力（）。
再结晶驱动力（），再结晶晶粒长大的驱动力（）。
13.临界形核功的1/3由（）提供，体积自由能提供（）的2/3。
三、简答题
1.空间点阵是什么？六方晶系和正交晶系的空间点阵特征。
为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体，并将其中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。
这些阵点在空间呈周期性规则排列，并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。
六方：a1=a2=a3≠c，α=β=90°，γ=120°
正方：a≠b≠c，α=β=γ=90°
2.晶向指数的确定步骤？
(1)以晶胞的某一阵点O为原点，过原点O的晶轴为坐标轴x，y，z，以晶胞点阵矢量的长度作为坐标轴的长度单位。
(2)过原点O作一直线OP，使其平行于待定的晶向。
(3)在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的3个坐标值。
(4)将这3个坐标值化为最小整数u，v，w，加上方括号，[uvw]即为待定晶向的晶向指数。
若坐标中某一数值为负，则在相应的指数上加一负号。
3.a/2[01-1]+a/2[2-11]位错反应能否进行，说明原因。
4.珠光体80％，渗碳体20％，求合金的含碳量，并确认是何种钢。
5.浓度三角形等比例原则和等含量原则是什么，并画出L=A+B+C的三相共晶相图。
6.凝固与液面界面和温度梯度的关系。
7.扩散第一定律含义。
8.Cu的临界分切应力1Mpa，晶面(-111)晶向[101]，外力方向[001]，求外力大小。
9.滑移和孪晶的不同。
10.再结晶形核机制。
(1)晶界弓出形核。
对于变形程度较小（一般小于20%）的金属，其再结晶核心多以晶界弓出方式形成，即应变诱导晶界移动。
当变形度较小时，各晶粒之间将由于变形不均匀而引起位错密度的不同。
A，B两相邻晶粒中，若B晶粒因变形度较大而具有较高的位错密度时，则经多变化后，其中所形成的亚晶尺寸也相对较小。
于是为了降低系统的自由能，在一定温度条件下，晶界处A晶粒的某些亚晶将开始通过晶界弓出迁移而凸入B晶粒中，以吞食B晶粒中亚晶的方式，开始形成无畸变的再结晶晶核。
(2)亚晶形核。
此机制一般是在大的变形度下发生。
当变形度较大时，晶体中位错不断增殖，由位错缠结组成的胞状结构，将在加热过程中
发生胞壁平直化，并形成亚晶。
借助亚晶作为再结晶的核心，其形核机制又可分为以下两种：
○1亚晶合并机制。
在回复阶段形成的亚晶，其相邻亚晶边界上的位错网络通过解离、拆散，以及位错的攀移与滑移，逐渐转移到周围其他亚晶界上，从而导致相邻亚晶边界的消失和亚晶的合并。
合并后的亚晶，由于尺寸增大，以及亚晶界上位错密度的增加，使相邻亚晶的位向差相应增大，并逐渐转化为大角度晶界，它比小角度晶界具有大的多的迁移率，故可以迅速移动，清楚其移动路程中存在的位错，使在它后面留下无畸变的晶体，从而构成再结晶核心。
在变形程度较大且具有高层错能的金属中，多以这种亚晶合并机制形核。
○2亚晶迁移机制。
由于位错密度较高的亚晶界，其两侧亚晶的位向差较大，故在加热过程中容易发生迁移并逐渐变为大角度晶界，于是就可将它作为再结晶核心而长大。
此机制常出现在变形度很大的低层错能金属中。
四、计算题
(专硕)（3张合金图A、B、C）有含碳量分别为0.4％，3％，5％对应的图
A B C
(1)说明A、B、C分别对应的含碳量及原因
(2)3％组织组织物及其结晶过程
(3)5％的先共晶渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体含量
(学硕)A熔点1000，B熔点700，常温B溶A为2%，A溶B为2%，含B 25%时a与a+b含量分别为73.33%和26.67%，含B 50%时a与a+b 含量分别为40%和60%，此时a相含量是50%，b含量50%。
(1)画出共晶图
(2)求（多少%）的相含量和组织组成物含量及结晶过程。