《材料科學根底》試題庫

一、名詞解釋

1、鐵素體、奧氏體、珠光體、馬氏體、貝氏體、萊氏體

2、共晶轉變、共析轉變、包晶轉變、包析轉變

3、晶面族、晶向族

4、有限固溶體、無限固溶體

5、品胞

6、二次滲碳體

7、回復、再結晶、二次再結晶

8、晶體構造、空間點陣

9、相、組織

10、偽共晶、離異共晶

11、臨界變形度

12、淬透性、淬硬性

13、固溶體

14、均勻形核、非均勻形核

15、成分過冷

16、間隙固溶體

17、臨界晶核

18、枝晶偏析

19、鋼的退火，正火，淬火，回火

20、反響集中

21、臨界分切應力

22、調幅分解

23、二次硬化

24、上坡集中

25、負溫度梯度

26、正常價化合物

27、加聚反響

28、縮聚反響

29、

30、

二、選擇

1、在柯肯達爾效應中，標記漂移主要緣由是集中偶中。

A、兩組元的原子尺寸不同B、僅一組元的集中C、兩組元的集

中速率不同

2、在二元系合金相圖中，計算兩相相對量的杠桿法則只能用于。

A、單相區中B、兩相區中C、三相平衡水平線上

3、鑄鐵與碳鋼的區分在于有無o

A、萊氏體B、珠光體C、鐵素體

4、原子集中的驅動力是o

A、組元的濃度梯度B、組元的化學勢梯度C、溫度梯度

5、在置換型固溶體中，原子集中的方式一般為o

A、原子互換機制B、間隙機制C、空位機制

6、在晶體中形成空位的同時又產生間隙原子，這樣的缺陷稱為o

A、肖脫基缺陷B、弗蘭克爾缺陷C、線缺陷

7、抱負密排六方構造金屬的c/a為o

A、1.6B、2XV(2/3)C、V(2/3)

8、在三元系相圖中，三相區的等溫截面都是一個連接的三角形，其頂點觸及

A、單相區B、兩相區C、三相區

9、有效安排系數Ke表示液相的混合程度，其值范圍是o(其中K。是平

衡安排系數)

A、l<Ke<K0B、Ko<Ke<lC、Ke<K0<l

10、面心立方晶體的李晶面是o

A、{112}B、{110)C、{111}

11、形成臨界晶核時體積自由能的削減只能補償外表能的O

A、1/3B、2/3C、3/4

12、金屬結晶過程中()：

a、臨界晶核半徑越大，形核越易；b、臨界晶核形成功越大，形核越易；

c、過冷度越大，形核越易；d、均質形核比非均質形核簡潔。

13、三元相圖中()：

a、垂直截面圖上可應用杠桿定律；b、垂直截面圖上三相區域為直邊三角形；c、

四相共品反響平面在成份投影圖上為曲邊四/形；d、四相反響為等溫反

應。

14、

三、推斷正誤(每題1分，共10分)

正確的在括號內畫“，”，錯誤的畫“X”

1.金屬中典型的空間點陣有體心立方、面心立方和密排六方三種。（）

2.作用在位錯線上的力F的方向永久垂直于位錯線并指向滑移面上的未滑移

區。（）

3.只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶，間隙固溶體則不能。

（）

4.金屬結晶時，原子從液相無序排列到固相有序排列，使體系燧值減小，因此

是一個自發過程。（）

5.固溶體凝固形核的必要條件同樣是△GB<0、構造起伏和能量起伏。

（）

6.三元相圖垂直截面的兩相區內不適用杠桿定律。（）

7.物質的集中方向總是與濃度梯度的方向相反。（）

8.塑性變形時，滑移面總是晶體的密排面，滑移方向也總是密排方向。

（）

9.和液固轉變樣，固態相變也有驅動力并要抑制阻力，因此兩種轉變的難易

程度相像。（）

10.除C。以外，幾乎全部溶入奧氏體中的合金元素都能使C曲線左移，從而增

加鋼的淬透性。（）

四、簡答

1、簡述工程構造鋼的強韌化方法。（20分）

2、簡述Al-Cu二元合金的沉淀強化機制（20分）

3、為什么奧氏體不銹綱118-8型不銹鋼）在450C?850℃保溫時會產生晶司腐

蝕？如何防止或減輕奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕？

4、為什么大多數鑄造合金的成分都選擇在共晶合金四周？

5、什么是交滑移？為什么只有螺位錯可以發生交滑移而刃位錯卻不能？

6、依據溶質原子在點陣中的位置，舉例說明固溶體相可分為兒類？固溶體在材

料中有何意義？

7、固溶體合金北平衡凝固時，有時會形成微觀偏析，有時會形成宏觀偏析，緣

由何在？

8、應變硬化在生產中有何意義？作為一種強化方法，它有什么局限性？

9、一種合金能夠產生析出硬化的必要條件是什么？

10、比較說明不平衡共晶和離異共晶的特點。

11、枝晶偏析是怎么產生的？如何消退？

12、請簡述影響集中的主要因素有哪些。

13、請簡述間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的異同點？

14、臨界晶核的物理意義是什么？形成臨界晶核的充分條件是什么？

15、請簡述二元合金結晶的根本條件有哪些。

16、為什么鋼的滲碳溫度一般要選擇在Y-Fe相區中進展？假設不在y-Fe相區

進展會有什么結果？

17、一個楔形板坯經冷軋后得到一樣厚度的板材，再結晶退火后覺察板材兩端的

抗拉強度不同，請解釋這個現象。

18、冷軋純鋼板，假設要求保持較高強度，應進展何種熱處理？假設需要連續冷

軋變薄時，又應進展何種熱處理？

19、位錯密度有哪幾種表征方式？

20、淬透性與淬硬性的差異。

21、鐵碳相圖為例說明什么是包晶反響、共晶反響、共析反響。

22、馬氏體相變的根本特征？112分）

23、加工硬化的緣由？（6分）

24、柏氏矢量的意義？（6分）

25、如何解釋低碳鋼中有上下屈服點和屈服平臺這種不連續的現象？（8分）

26、916℃時，7Fe的點陣常數0.365nm,（011）晶面間距是多少？（5分）

27、畫示意圖說明包晶反響種類，寫出轉變反響式？（4分）

28、影響成分過冷的因素是什么？（9分）

29、單滑移、多滑移和交滑移的意義是什么？（9分）

30、簡要說明純金屬中晶粒細度和材料強度的關系，并解釋緣由。（6分）

31、某晶體的原子位于四方點陣的節點上，點陣的a=b,c=a/2,有一晶面在x,

y,z軸的截距分別為6個原子間距、2個原子間跑和4個原子間距，求該晶面的

密勒指數。

32、證明抱負密排六方構造的軸比c/a=1.633。

33、立方晶系的（111）,（110）,（123）晶面族各包含多少晶面，寫出它們的密勒

指數。

34、說明柏氏矢量確實定方法，如何利用柏氏矢量和位錯線來推斷位錯的類型？

35、簡要說明成分過冷的形成及其對固溶體組織形態的影響。

36、為什么晶粒細化既能提高強度，也能改善塑性和韌性？

37、共析鋼的奧氏體化有兒個主要過程？合金元素對奧氏體化過程有什么影響？

38、提高鋼材耐蝕性的主要方法有哪些？為什么說Cr是不銹鋼中最重要的合金

元素？

39、何為位錯反響？如何推斷一個位錯反響能否進展？

40、依據凝固理論，試述細化晶粒的根本途徑。

41、分析金屬冷變形度的大小對?再結晶晶粒尺寸的影響，說明緣由。

42、簡述成分過冷的形成以及成分過冷對固溶體生長形態的影響。

43、位錯增值機理

五、計算、作圖

1、碳在r-Fe中的集中常數D°=2.0X10-5腿八，集中激活能Q=

1.4X105J/mol（R=8.31J/（molK））o碳勢身為C=1.1%C的條件下對20#鋼在

880℃進展滲碳，為到達927℃滲碳5h同樣的效果，滲碳時間應為多少？（12分）

2、對fee構造的晶體（點陣常數為a）

⑴分別計算原子在［100］,［110］和［111］晶向上的原子密度,并說明哪個晶向是

密排方向：

⑵計算原子在（100）,（110）和（111）晶面上的原子密度和三個面的面間距，并指

出面間距最大的晶面。

3、寫出附圖1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指數；在右圖單胞中I田I

出晶面（111）和該面上屬于＜112＞三個晶向，并標出具體指數。（12分）

4、碳在丫-Fe中集中時,Do=2.0X10-5m2/s,Q=1.4XlOsJ/molo當溫度在927c時,

求其集中系數為多少？（摩爾氣體常數R=8.314J/mol?K）

5、作圖表示立方晶體的（231）、晶面和、品］、3］晶向。（每題

2分，共1（）分）

6、A（熔點600℃）與B（熔點500℃）在液態無限互溶，固態時A在B中

的最大固溶度（質量分數）為3=（）.30,室溫時為3=（）.1（）；但B在固態和室

溫時均不溶于Ao在300℃時，含3B=0.40的液態合金發生共晶反響。試繪出

A-B合金相圖；并分析3A=0.20、3A=0.80的合金在室溫下的組織組成物和相組

成物的相對量。

7、繪出Fe-Fe3c相圖，標出鐵碳相圖上的C、E、F、G、K、P、S點，說明ECF、

PSK水平線和ES、GS曲線的意義，其上發生的轉變及生成的組織組成物。

8、某低碳鋼。（）=64KPa,K=393.7,假設晶粒直徑為5（）um,該低碳鋼

的屈服強度是多少？

9、試計算BCC晶體最密排面的積存密度。

10、面心立方構造和密排六方構造金屬中的原子堆垛方式和致密度是否有差異？

請加以說明。

11、計算wc=3.3%的鐵碳合金常溫下萊氏體的相對含量，組織中珠光體的相對

含量和共析滲碳體的含量。(9分)

12、Cu的原子量為63.5,原子半徑是0.1278nmo(20分)

(1)計算銅的密度、點陣常數和最大面間距。

(2)在立方晶胞(圖1.)中標出以下晶面和晶向(要求用字母標出，如oa:［(X)l］,

寺寺):

(011)、(II)、(221)、［102］、［110］、［11J

(3)以上哪些晶面和晶向相互垂直？

13、柏氏矢量的物理意義是什么？依據柏氏矢量如何區分螺型位錯和刃型位錯？

什么是全位錯和不全位錯？簡述位錯反響條件。無外力作用時，位錯反響能

否進展？(18分)

14、假設在鎂晶體中，由一個位錯源放出的位錯移到晶體外表，使晶體外表產生

高度約為104cm的滑移臺階，問有多少個位錯運動至外表？(b=3.2A)15、

在鋁試樣中測得晶粒內部的位錯密度為5xl()i3m-2,假定位錯全部集中在亞晶界

上，且每個亞晶粒的截面均為正六邊形，而位錯全為刃位錯，其柏氏矢量

b=a/2［lOl］^2xlO-iom,如亞晶粒之間的傾角為5°,試求亞晶界上的位錯間距和

亞晶粒的平均大小。

16、在立方晶系的晶胞內畫出具有以下密勒指數的晶面和晶向：

17、在870℃比在930c滲碳有肯定優越性，淬火變形小又可得到較細的晶粒，

碳在y鐵中的r>o=2.0xl()-5m2/s,Q=14()xl()3j/mol,請計算：(10分)

(a)870c時碳在丫鐵中的集中系數；

(b)將滲層加深一倍需多長時間？

(c)假設規定0.3%C作為滲碳層厚度的量度，則在930C滲碳10小時的滲層厚

度為870℃滲碳10小時的多少倍？

(氣體常數R=8.314J/mol-K,滲層厚度b=a<57)

18、位錯線與柏氏矢量，切應力方向，位錯線運動方向以及晶體滑移方向的關系？

六、綜合

1、試分析冷塑性變形對合金組織構造、力學性能、物理化學性能、體系能量的

影響。

2、對鐵碳合金(w=0.0015)經過完全退火后：(20分)

(1)在室溫下注含哪些組成相，計算其相對量。

（2）在室溫卜.由哪些組織組成物構成，畫出組織示意圖，并計算各自的相對

量。

（3）在室溫下該合金經過較大的塑性變形（例如壓縮50%）,其組織會發生哪些

變化？

（4）變形后再經過750C充分保溫后緩慢冷卻到室溫，所得到的組織與原完全退

火的組織有哪些差異？

3、請依據所附二元共晶相圖分析解答以下問題：

（1）分析合金I、n的平衡結晶過程，并繪出冷卻曲線；

（2）說明室溫下1、II的相和組織是什么？并計算出相和組織的相對含量；

（3）假設期望得到共晶組織和5%的/初的合金，求該合金的成分；

（4）分析在快速冷卻條件下，I、H兩合金獲得的組織有何不同。

4、表達板條馬氏體和下貝氏體的