第19章 金属通论习题答案
全部金属材料各章节习题与思考题(全部)
第一篇钢铁材料第1章钢的合金化概念1-1 什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？1-2 钢的分类方法很多，通常有哪些分类？1-3 合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪几种？1-4 按化学成分如何区别低、中、高碳钢？低、中、高合金钢？1-5 为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？1-6 通常钢中的P、S控制钢的质量，按质量等级碳素钢、合金钢的钢材质量可分为哪些等级？1-7 钢中常见的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Al、Si等，回答下列问题：（1）上述元素哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？（2）哪些元素能与α－Fe形成无限固溶体？哪些元素能与γ－Fe形成无限固溶体？为什么Mn、Ni、Co能与γ－Fe形成无限固溶体？（3）上述元素哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？如何鉴别它们与碳的亲和力大小或强弱？请按由强至弱将他们排列。
（4）分析上述元素对Fe－C相图临界点A1、A3及S点影响。
1-8 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？1-9 合金钢中常见的碳化物由哪几种类型？并按其稳定性强弱排序。
1-10 简述合金钢中碳化物形成规律。
1-11 合金元素对Fe-Fe3C相图中的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-12 试述40CrV钢在退火态、淬火态及淬火一回火态下合金元素的分布状况。
1-13 合金元素中碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及Si元素是如何影响钢中碳在奥氏体中扩散的？1-14 通过合金化使钢强化的基本方法有哪些？1-15 加热时合金元素对钢奥氏体晶粒长大有什么影响？并简要说明影响原因。
1-16 简要说明合金元素对过冷奥氏体等温分解C曲线的影响？1-17 为什么W18Cr4V钢中会出现莱氏体？1-18 简述合金元素对珠光体转变速度，转变温度及转变产物中碳化物类型的影响。
1-19 简述合金元素对马氏体分解的影响。
金属工艺学各章节习题测试题含答案
金属工艺学各章节习题测试题含答案第一部分章节习题第一章金属的力学性能一、填空题1、金属工艺学是研究工程上常用材料性能和___________的一门综合性的技术基础课。
2、金属材料的性能可分为两大类：一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。
3、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。
4、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。
5、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。
6、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。
二、单项选择题7、下列不是金属力学性能的是（）A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能8、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（）A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性9、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（）A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度10、拉伸实验中，试样所受的力为（）A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力11、属于材料物理性能的是（）A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性12、常用的塑性判断依据是（）A、断后伸长率和断面收缩率B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性D、断后伸长率和塑性13、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（）A、越大越好B、越小越好C、大些，但不可过大D、小些，但不可过小14、工程上一般规定，塑性材料的δ为（）A、≥1%B、≥5%C、≥10%D、≥15%15、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都可以16、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都不宜17、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上都可以18、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（）A、变好B、变差C、无影响D、难以判断19、判断韧性的依据是（）A、强度和塑性B、冲击韧度和塑性C、冲击韧度和多冲抗力D、冲击韧度和强度20、金属疲劳的判断依据是（）A、强度B、塑性C、抗拉强度D、疲劳强度21、材料的冲击韧度越大，其韧性就（）A、越好B、越差C、无影响D、难以确定三、简答题22、什么叫金属的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？23、什么是疲劳断裂？如何提高零件的疲劳强度？四、计算题24、测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fb=33.81KN，Fs=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。
19章 金属通论
19-4-2 金属固溶体(金属固态溶液) 19金属固溶体(金属固态溶液) 金属固溶体:一种均匀的组织,又称固态溶液.固溶体中被 溶解的金属(溶质)可以有限或无限地溶于基体金属(溶剂) 的晶格中.根据溶质原子在晶体中所处的位置分类:置换固 溶体,间隙固溶体和缺位固溶体.
19-4-3 金属化合物(金属互化物) 19金属化合物(金属互化物) 当两种金属元素的电负性, 当两种金属元素的电负性,电子构型和原子半径差别较大 时,则易形成金属化合物,又称金属互化物. 则易形成金属化合物,又称金属互化物. "正常价"化合物:如Mg2Pb,组成固定,化学键介于离 正常价"化合物:如Mg Pb,组成固定, 子键和共价键之间. 子键和共价键之间. 电子化合物:大多数的金属化合物,组成可变, 电子化合物:大多数的金属化合物,组成可变,以金属键 结合, 结合,特征是化合物中价电子数与原子数之比 有一定值. 有一定值. 合金材料与组成它的金属性质有较大差别. 合金材料与组成它的金属性质有较大差别.是重要的功能 材料和结构材料. 材料和结构材料.
三,区域熔炼
将要提纯的物质放进一个装有移动式加热线圈的套管内,强热 熔化一段小区域,形成熔融带.将线圈沿管路缓慢移动,熔融 带随之移动,由于混合物的熔点总比纯物质地,因此杂质缓慢 汇集在熔融带,随线圈移动转移到末端,即可除去,经多次区 域熔炼,可得到杂质含量低于10-12的超纯金属.
19-3 金属的物理性质和化学性质 1919-3-1 金属的物理性质 19-
19-2 金属的提炼 19金属提炼分三个过程:矿石的富集,冶炼,精炼 金属提炼分三个过程:矿石的富集,冶炼, 19-2-1 金属还原过程的热力学 19埃林汉姆图:氧化物自由能埃林汉姆图:氧化物自由能-温度图 ΔG=ΔHΔG=ΔH-TΔS 假定ΔH和ΔS为定值,ΔG对温度作 假定ΔH和ΔS为定值,ΔG对温度作 图便得一直线. 斜率发生变化,是由于一定温度下 发生的相变.
金属学练习题及部分答案
二00二年试题：一.名词解释（20分，每个2.5分）（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度（5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。
写出立方晶系空间点阵特征。
（10分）三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。
并简述影响铸锭结晶组织的因素。
（10分）四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。
（10分）五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。
简述影响扩散的因素。
（10分）六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。
（10分）七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。
（10分）八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。
（10分）九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。
（10分）十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。
（10分）（单考生做）十一.简述铸锭的宏观偏析。
（10分）（单考生做）十二.简述金属晶体中缺陷的类型。
（10分）（单考生做）答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。
2，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的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。
6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
7，滑移第：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。
8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。
二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。
立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。
《金属焊接》课后习题参考答案完整版
《金属焊接》课后习题第1章绪论1-1. 什么是焊接？什么叫做焊接技术？（储运11-1 01 丛欣欣）答：焊接：是指通过适当的手段，是两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接一体的连接方法。
焊接技术：焊接是一种重要的金属加工工艺，各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺和焊接设备等及其基础理论的总称叫做焊接技术。
1-2. 简述焊接过程的物理实质。
（储运11-1 02 顾思彤）答：焊接的物理实质：利用局部加热、加压或两者并用的手段，克服表面不平度并消去氧化膜，使母材和焊缝金属形成共同的晶粒，达到永久性的牢固连接。
1-3. 焊接解决的主要问题是什么？（储运11-1 03 郭祝华）答：焊接解决的问题主要有两个：一是怎样才能焊上；二是怎样才能焊好。
所谓焊上，就是顺利地将两种分离的金属连接在一起，并使它们结合部分能达到原子间的相互联系。
所谓焊好，应包括以下三方面：（1）焊接接头的各项力学性能达到要求的指标，即能够承受使用过程中所受到的各种外力。
不致发生过大的变形（特别是塑性变形），更不能出现开裂现象。
（2）焊接变形要小，即经过加工或不加工能达到设计规定尺寸及形状位置公差要求，能顺利地与其他相关零部件或设备相连接，并保持良好的受力状态。
（3）焊缝及焊接构件要能够使用足够长的时间，即具有良好的耐久性，并且安全可靠。
在焊接件使用寿命期间，不会产生附加塑性变形或开裂而失去使用价值。
1-4. 焊接结构有哪些类型？(储运11-1 04 李丹)答：按两焊件的相对位置，分为平接、搭接和顶接;对接焊缝按受力方向与焊缝长度方向的关系，分为直缝和斜缝; 角焊缝按受力方向与焊缝长度方向的关系，分为端缝和侧缝;按焊缝连续性，分为连续焊缝和断续焊缝;按施工位置，分为俯焊、立焊、横焊、仰焊。
随着钢结构在建筑工程中的广泛使用，钢结构施工过程中焊接质量越来越受到大家关注，钢结构焊接缺陷的存在，会对焊接钢结构的力学性能和安全使用产生重要的影响，其危害主要是缺陷端部造成严重的应力集中；削弱焊接接头承载截面；降低焊接接头的强度和致密性，导致焊接接头承载力的下降，缩短使用寿命，甚至造成焊接接头脆性断裂或结构倒塌事故。
金属通论
金属
1．常温时，除了汞是液体 外，其它金属都是固体 2．一般密度比较大 3．有金属光泽 4．大多是热及电的良导体, 电阻通常随着温度的增高而 增大
非金属
常温时，除了溴是液体外，有 些是气体，有些是固体 一般密度比较小 大多没有金属光泽 大多不是热和电的良导体，电 阻通常随温度的增高而减小
37 55 19
IIA Li 4 Be
K
20 Ca 21 Sc 22 38 Sr 39
Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的金 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪 Y
工业上冶炼金属的一般方法
通常用铝、钙、镁、钠等做还原剂，铝是最 常用的还原剂即铝热法。例如，将铝粉和氧化 铁作用可得到铁，这个是我们较熟悉的。 铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反 应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成 的金属中。 钙、镁一般不和各种金属生成合金，因此可 用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原 剂。 有些金属氧化物很稳定，金属难被还原出来， 可以用活泼金属还原金属卤化物来制备，如： TiCl4+4Na===Ti+4NaCl TiCl4+2Mg===Ti+ZMgCl2
金属的物理性质
2、金属的导电性和导热性：大多数金属有良好的导 电性和导热性。常见金属的导电和导热能力由大到小 的顺序排列如下： Ag，Cu，Au，Al，Zn，Pt，Sn，Fe，Pb，Hg 3、超导电性：金属材料的电阻通常随温度的降低而 减小。1911年H.K.Onnes发现汞冷到低于4.2K时，其电 阻突然消失,导电性差不多是无限大,这种性质称为超导 电性。具有超导性质的物体称为超导体。 超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度(T0)。超 导体的电阻为零，也就是电流在超导体中通过时没有 任何损失。
无机化学练习题(含答案)
无机化学练习题(含答案)第1章原子结构与元素周期系1-1试讨论，为什么有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3~4位？1-2Br2分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ/mol，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。
1-3氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？1-4周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从左到右和从上到下元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？1-5什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-6当氢原子的一个电子从第二能级层跃迁至第一能级层时发射出光子的波长是121.6nm；当电子从第三能级层跃迁至第二能级层时，发射出光子的波长是656.3nm。
问哪一个光子的能量大？1-7有A,B,C,D四种元素。
其中A为第四周期元素，与D可形成1:1和1:2原子比的化合物。
B为第四周期d区元素，最高氧化数为7。
C和B是同周期元素，具有相同的最高氧化数。
D为所有元素中电负性第二大元素。
给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。
1-8有A,B,C,D,E,F元素，试按下列条件推断各元素在周期表中的位置、元素符号，给出各元系的价电子构型。
（1）A,B,C为同一周期活泼金属元素，原子半径满足A>B>C，已知C有3个电子层。
（2）D,E为非金属元素，与氢结合生成HD和HE。
室温下D的单质为液体，E的单质为固体。
（3）F为金属元素，它有4个电子层并且有6个单电子。
第2章分子结构2-1键可由-、-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH（气态分子）、HCl、Cl2分子里的键分别属于哪一种？2-2NF3和NH3的偶极矩相差很大，试从它们的组成和结构的差异分析原因。
2-3一氧化碳分子与酮的羰基（>C=O）相比，键能较小，键长较小，偶极矩则小得多，且方向相反，试从结构角度作出解释。
金属工艺学各章节习题、综合测试题（含答案）
金属工艺学各章节习题、综合测试题（含答案）金属工艺学各章节习题、综合测试题(含答案)第一章力学性能及工艺性能习题答案1．何谓金属的力学性能？金属的力学性能包括那些？答：力学性能又称机械性能，是指金属材料在外力（载荷）作用下所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
常用的力学性能有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。
2．何谓强度？衡量强度的常用指标有那些？各用什么符号表示？答：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度。
工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度σs和抗拉强度σb3．何谓塑性？衡量塑性的指标有哪些？各用什么符号表示？答：塑性是指断裂前材料产生永久变形的能力。
常用的塑性指标是断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。
4．某厂购进出一批40钢材，按国家标准规定，其力学性能指标应不低于下列数值：σS =340MPa,σb=540MPa，δ=19%，ψ=45%。
验收时，用该材料制成d=1×10－2m的短试样（原始标距为5×10－2m）作拉伸试验：当载荷达到28260N 时，试样产生屈服现象；载荷加至45530N时，试样发生缩颈现象，然后被拉断。
拉断后标距长为6.05×10－2m，断裂处直径为7.3×10－3m。
试计算这批钢材是否合格。
答;实际σs = 360MPa >国家标准规定σS=340MPa实际σb = 580MPa>国家标准规定σ=540MPab实际δ＝21％>国家标准规定δ=19%实际ψ= 46.8％>国家标准规定ψ=45%因此，这批40钢材合格5．何谓硬度？常用的硬度指标有哪三种？各用什么符号表示？HB与HRB有什么区别？答：硬度是指材料表面上抵抗局部变形或破坏的能力。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度HB，洛氏硬度HR，维氏硬度HV。
HB 是布氏硬度指标HRB洛氏硬度。
6．何谓疲劳破坏？其产生的原因是什么？答：材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为疲劳破坏。
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19-1.因为较多的重金属都以游离态存在或其化合态易被提取，而钾、钠、钙等轻金属大多以化合态存在而且它们的提取和分离都比较困难，所以先发现重金属而后发现轻金属。
19-2.举例说明金属在自然界的存在形态。
答：各类金属由于其结构和性质方面的差异，它们在自然界的存在形式各有特点。
少数性质极不活泼的金属如 Au 、Ag 、Hg 、Pt 系金属等通常以游离态形式存在；性质稍活泼的元素可以单质及化合物形式存在，如Fe 在自然界有各种铁矿石，也有陨石；第一、二主族中的Mg 性质活泼，其卤化物大都溶解在海水和湖水中，少数埋藏在不受流水冲刷的岩石下面；第二主族元素长以碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐及硅酸盐等难溶性的化合物形式存在；过渡元素则以主要的氧化物及硫化物形式存在； p 区元素为亲硫元素，它们常以难溶的硫化物形式存在。
19-4.哪些金属为稀有金属？它们与普通金属是怎么划分的？
答：轻稀有金属：锂、铷、铯、铍；分散性稀有金属：镓、铟、铊；高熔点稀有金属：钛、镐、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨；铂系金属：钌、铑、钯、锇、铱、铂；稀土金属：钪、钇、镧及镧系；放射性稀有金属：钫、镭、锝、钋、砹、锕及锕系。
划分：稀有金属是指那些在地壳中含量少或分布稀散，提取困难的有色金属。
19-5.（1）电解法:2 NaCl(熔融)==2Na+Cl 2↑
(2)羰化法：Ni （含杂质）+CO=(高压)=Ni(CO)4 ↑
Ni(CO)4 (513—593k)—Ni(99.998%纯) + 4CO ↑
碘化物法：Ti(不纯)+2I 2 (323--523K)—TiI 4
（2）氢热还原法 （3）金属热还原法 C.电解法 D.氧化法
当今金属的冶炼前景很好 ，大部分金属都能达到很高的纯度，但在消耗资金方面，有些金属的冶炼消费太高而产量又不高；还有的金属在冶炼是对设备要求和高而不能达到。
Fe 、Cu 都是以热还原法来提炼的 如Cu 2O + C == 2Cu + 2C O ↑
Fe 2O 3 + 3CO == 2Fe + 3CO 2
Al 是以电解纯的Al 2O 3来提炼的：2Al 2O 3=(电解)=4Al+3O 2↑
19-1.举例说明哪些金属能从（1）冷水（2）热水（3）水蒸气（4）酸（5）碱中置换出氢气，写出方程式并说明反应条件。
（1）2Na+2H 2O （冷水）==2NaOH+H 2↑
（2）
Mg+2H 2O==Mg(OH)2+H 2↑
（3）3Fe+4H 2
O==Fe 3O 4+4H 2↑
（4）Zn+2HCl==ZnCl 2+H 2↑
（5）2Al+2NaOH+6H 2O==2Na(Al(OH)4)+3H 2↑
19-2.已知在973K 时，
2CO+O 2==2CO 2； △rG θ=-398kJ/mol
2Ni+O 2==2NiO; △rG θ== －314KJ/mol
CO+NiO==Ni+CO 2 ; △rG θ= (－398+314)/2= －42KJ/mol
在此温度下能用CO 还原NiO 提取Ni
19-3.下土是几种金属硫化物的埃林汉姆图。
（1）该图是用消耗1摩尔硫生成硫化物过程的标准自由能变对温度作图。
根据 △rG θ
= △rH θ－T △ rS θ的关系。
直线的斜率为－△rS θ，土中直线斜率发生变化是因为反应物
或生成物在一定温度下发生了相变，由于相变伴随明显的熵变，从而导致斜率发生改变。
（1）。