一、名词解释(每小题1分，共10分)
1．晶胞
2．间隙固溶体
3．临界晶核
4．枝晶偏析
5．离异共晶
6．反应扩散
7．临界分切应力
8．回复
9．调幅分解
10．二次硬化
二、判断正误(每小题1分，共10分)
正确的在括号内画“√”， 错误的画“×”
1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。( )
2.作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面 上的未滑移区。 ( )
3.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则
不能。 ( )
4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵
值减小，因此是一个自发过程。 ( )
5.固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔGB ＜0、结构起伏和能量
起伏。 ( )
6.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 ( )
7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 ( )
8.塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排
方向。 ( )
9.和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两
种转变的难易程度相似。 ( )
10.除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线 左移，从而增加钢的淬透性。 ( )
三、作图题(每小题5分，共15分)
1.在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系 ()，()，[]；b)六方晶系()，[]。
2.设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为[10]。
(1)在晶胞中画出柏氏矢量的方向并计算出其大小。
(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
3.如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。
四、相图分析(共20分)
(1) 就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：
1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；
2. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织 示意图。
3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。
4．已知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占
82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。
(2)右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题：
1.指出三个液相面的投影区；
2.指出e3E线和E点表示的意义；
3.分析合金N的平衡结晶过程。
五、在870℃比在930℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，碳在γ铁中的D0=2.0×10-5m2/s,Q=140×103J/mol,请计算：(10分)
(a) 870℃时碳在γ铁中的扩散系数；
(b) 将渗层加深一倍需多长时间？
(c) 若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？
(气体常数R=8.314J/mol·K, 渗层厚度)
六、简答题(每题4分，共20分)
1.说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位
错的类型？
2.简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。
3.为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？
4.共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程有什么影响？
5.提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最重要的合金元素？
七、45钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题：（共15分）
1.说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意义。
2.过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变类型、组织形态和性能特点；
3.在V1、V2、V3、V4 冷却速度下，各得到何种组织？
4.指出与V1、V2、V3、V4相对应的热处理工艺名称是什么？
参
八、名词解释(每小题1分，共10分)
1．晶胞: 能完全反映晶格特征的最小几何单元.
2．间隙固溶体: 溶质原子占据溶剂晶格间隙形成的固溶体.
3．临界晶核: 半径为rK的晶胚(r 4．枝晶偏析: 固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝 晶内成分不均匀的现象(或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元较多的现象). 5．离异共晶: 两相分离的共晶组织. 6．反应扩散: 通过扩散使溶质组元超过固溶极限而不断生成新相的扩散过 程称为反应扩散. 7．临界分切应力: 作用于滑移系上并使其沿滑移方面开始滑移的最小分切 应力. 8．回复: 组织(晶粒外形)改变前在晶粒内发生的某些结构和性能的变化过 程. 9．调幅分解: 通过扩散偏聚由一种固溶体分解成与母相结构相同而成分不 同的两种固溶体. 10．二次硬化: 高温回火时回火硬度高于淬火硬度的现象. 11． 九、判断正误(每小题1分，共10分) 正确的在括号内画“√”， 错误的画“×” 1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。(×) 2.作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面 上的未滑移区。 (√) 3.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则 不能。 (√) 4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵 值减小，因此是一个自发过程。 (×) 5.固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔGB ＜0、结构起伏和能量 起伏。 (×) 6.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 (√) 7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 (×) 8.塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排 方向。 (√) 9.和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两 种转变的难易程度相似。 (×) 10.除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线 左移，从而增加钢的淬透性。 (×) 一十、作图题(每小题5分，共15分) 1.在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系 ()，()，[]；b)六方晶系()，[]。 (略) 2.设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为[10]。 (1)在晶胞中画出柏氏矢量的方向并计算出其大小。|b|=√2 a/2 (2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。 刃型位错: (112),螺型位错(110) 3.如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。(略) 一十一、相图分析(共20分) (1) 就Fe-Fe3C相图，回答下列问题： 1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；(略) 2. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织 示意图。 LL+γγγ+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ 3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 Fe3CⅡ=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6% Fe3CⅢ=(0.0218-0.00001)/(6.69-0.00001)=0.325% 4．已知某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占 82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 wc=1.2% , P=92.7%, Fe3C=7.3% (3)右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题： 4.指出三个液相面的投影区； 5.指出e3E线和E点表示的意义； 6.分析合金N的平衡结晶过程。 答:1. Ae1Ee3A、 Be2Ee1B、 Ce3Ee2C 2．e3E线：α与γ的共晶线， E点：三元（四相）共晶点。 3．N点合金：LLγLβ+γ Lα+β+γ 一十二、在870℃比在930℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，碳在γ铁中的D0=2.0×10-5m2/s,Q=140×103J/mol,请计算：(10分) (a) 870℃时碳在γ铁中的扩散系数； (b) 将渗层加深一倍需多长时间？ (c) 若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？ (气体常数R=8.314J/mol·K, 渗层厚度) (a)D870℃=7.98×10-12 m2/s (b)4倍时间 (c)1.44倍 一十三、简答题(每题4分，共20分) 1.说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位 错的类型？ 答：首先在位错线周围作一逆时针回路,然后在无位错的晶格内作同样的回路,该回路必不闭合,连接终点与起点即为柏氏矢量. 位错线与柏氏矢量垂直的是刃型位错,平行的是螺型位错. 2.简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。 答: 固溶体凝固时,由于溶质原子在界面前沿液相中的分布发生变化而形成的过冷. 3.为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？ 答: 晶粒细化减小晶粒尺寸,增加界面面积,而晶界阻碍位错运动,提高强度; 晶粒数量增加,塑性变形分布更为均匀,塑性提高; 晶界多阻碍裂纹扩展,改善韧性. 4.共析钢的奥氏体化有几个主要过程？合金元素对奥氏体化过程有什么影响？ 答: 共析钢奥氏体化有4个主要过程: 奥氏体形成、渗碳体溶解、奥氏体均匀化、晶粒长大。合金元素的主要影响通过碳的扩散体现，碳化物形成元素阻碍碳的扩散，降低奥氏体形成、渗碳体溶解、奥氏体均匀化速度。 5.提高钢材耐蚀性的主要方法有哪些？为什么说Cr是不锈钢中最重要的合金元素？ 答：提高钢材耐蚀性的主要方法有：在表面形成致密氧化膜、提高基体电极电位、形成单相组织。Cr可形成表面致密氧化膜Cr2O3,可提高电极电位，可形成单相铁素体。 一十四、45钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题：（共15分） 1.说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意义。 2.过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变类型、组织形态和性能特点； 3.在V1、V2、V3、V4 冷却速度下，各得到何种组织？ 4.指出与V1、V2、V3、V4相对应的热处理工艺名称是什么？ 答：1. A1线—共析线；Ms—马氏体转变开始线；1线—过冷奥氏体向铁素体转变开始线；2线—珠光体转变终了线；3线—贝氏体转变开始线。 2. 过冷奥氏体转变产物： 珠光体，扩散型相变，片状组织，强度较高，塑性较好； 铁素体，扩散型相变，块状组织，强度低，塑性好； 马氏体，非扩散型相变，板条或片状，强度高，脆性大； 贝氏体，兼有扩散与非扩散相变特点，上贝氏体，羽毛状，脆性大，下贝氏体，片状，强度高，韧性好。 3．V1—铁素体、珠光体；V2—铁素体、珠光体； V3—铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体；V4—马氏体。 4．V1、V2—退火，V3—正火，V4—淬火下载本文
