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1、金属学及热处理复习资料一、名词解释1、晶体：原子在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。2、非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。3、晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。4、晶胞：构成晶格的最基本单元。5、晶界：晶粒和晶粒之间的界面。6、单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。7、合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。8、组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。9、相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。10、固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上及组元之一相同的固相。11、结晶：纯金属或合金由
2、液体转变为固态的过程。12、重结晶：金属从一种固体晶态改变了晶体结构转变为另一种固体晶态的过程。13、过冷度：理论结晶温度（T0）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。14、铁素体：碳溶解于-Fe中形成的间隙固溶体。15、渗碳体：是铁及碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。16、奥氏体：碳溶解于-Fe中形成的间隙固溶体。17、珠光体：是由铁素体及渗碳体组成的机械化合物。18、莱氏体：奥氏体及渗碳体的混合物为莱氏体。19、同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。20、实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条
3、件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢冷却后的组织和性能。21、马氏体：碳在-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。22、贝氏体：渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。23、淬透性：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。24、淬硬性：淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体所能达到的最高硬度。25、调质处理：淬火后高温回火的热处理工艺组合。二、填空题1、常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。2、实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。3、根据溶质原子在溶
4、剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。4、置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。5、合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。6、金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。7、固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度高8、金属结晶时，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度越大。9、纯金属的结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核和长大。10、当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是促进形核，细化晶粒。11、液态金属结晶时，结晶过程的推动力是自由能差（F）降低，阻力是自由能增加。12、过冷是结晶的必要条
5、件。13、细化晶粒可以通过增加过冷度、添加变质剂和附加振动等途径实现。14、典型铸锭结构的三个晶区分别为：表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区。15、根据含碳量和室温组织的不同，钢可分为三种，分别为亚共析钢、共析钢、过共析钢。16、分别填出下列铁碳合金基本组织的符号，铁素体：F() ，奥氏体：A()，珠光体：P，渗碳体：Fe3C，高温莱氏体：Ld ，低温莱氏体：Ld。17、在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有铁素体或（奥氏体） ，属于金属化合物的渗碳体 ，属于机械混合物的有珠光体和莱氏体。18、F的晶体结构为体心立方；A的晶体结构为面心立方。19、钢加热时奥氏体形成是由形核；长大；剩余渗碳体的熔解
6、；奥氏体的均匀化等四个基本过程所组成。20、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体及屈氏体的主要相同点是都是铁素体和渗碳体的机械混合物，不同点是层间距不同。21、用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。22、马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状马氏体两种。其中板条状马氏体的韧性较好。23、目前较普遍采用的测定钢的淬透性的方法是“端淬试验”。24、钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越靠右，说明临界冷却速度越慢。25、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。26、钢完全退火的正常温度范围是AC3+20 30，它只适应于亚共析钢。27、钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是
7、线以上AC3+30 50，对过共析钢是AC1+30 50。28、当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则MS点越低，转变后的残余奥氏体量就越多。29、淬火钢进行回火的目的是消除内应力，获得所要求的组织及性能，回火温度越高，钢的强度及硬度越低。30、钢在回火时的组织转变过程是由马氏体分解，残余奥氏体分解，碳化物的转变，渗碳体的聚集长大等四个阶段所组成。31、化学热处理的基本过程包括介质的分解、吸收、扩散等三个阶段。三、判断题1、固溶体具有及溶剂金属相同的晶体结构。（）2、因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。（）3、金属多晶体是由许多位向
8、相同的单晶体组成的。（）4、因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格比体心立方晶格更致密。（）5、金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍强一些。（）6、晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。（）7、纯金属的结晶过程是一个恒温过程。（）8、液态金属只有在过冷条件下才能够结晶。（）9、凡是由液体凝固成固体的过程都是结晶过程。（）10、室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。（）11、金属由液态转变成固态的结晶过程，就是由短程有序状态向长程有序状态转变的过程。（）12、纯金属结晶时，形核率随冷度的增加而不断增加。（）13、当晶核长大时，随过冷度增大，晶核的长大速度增大
9、。但当过冷度很大时，晶核长大的速度很快减小。（）14、在工程上评定晶粒度的方法是在放大100倍的条件，及标准晶粒度图作比较，级数越高、晶粒越细。（）15、过冷度的大小取决于冷却速度和金属的本性。（）16、所有金属都具有同素异构转变现象。（）17、碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。（）18、金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆故莱氏体属于金属化合物。（）19、铁素体的本质是碳在-Fe中的间隙相。（）20、20钢比T12钢的碳含量要高。（）21、在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。（）22、铁碳合金平衡结晶过程中，只有Wc=0.77%的共析钢才能发生共
10、析反应。（）23、所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。（）24、当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。（）25、当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度要比粗片状珠光体的奥氏体化速度快。（）26、当共亚析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（）27、贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能进行扩散。（）28、不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。（）29、在正常热处理加
11、热条件下，随碳含量的增高，过共析钢的过冷奥氏体越稳定。（）30、因为过冷奥氏体的连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，所以连续冷却转变曲线的临界冷却速度比等温转变曲线的大。（）31、高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（）32、经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。（）33、钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。（）34、在正常加热淬火条件下，亚共析钢的淬透性随碳的增高而增大，过共析钢的淬透性随碳的增高而减小。（）35、表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织和性能。（）四、选择题1、组成合金中最基本的，能够独立存在的物质称为：（b）
12、a相；b组元；c合金。2、晶体中的位错属于：（c） a体缺陷；b面缺陷；c线缺陷；d点缺陷。3、-Fe和-Fe分别属于什么晶格类型：（b） a面心立方和体心立方； b体心立方和面心立方；c均为面心立方； d均为体心立方4、固溶体的晶体结构及 相同。（a）a溶剂； b溶质； c其它晶型。5、间隙相的性能特点是：（c）a熔点高，硬度低； b硬度高，熔点低；c硬度高，熔点高6、在发生L+共晶反应时，三相的成分：（b） a相同； b确定； c不定。7、共析成分的合金在共析反应+刚结束时，其组成相为：（d） a+； b+； c+； d+8、具有匀晶型相图的单相固溶体合金：（b）a铸造性能好； b锻压性能
13、好；c热处理性能好； d切削性能好9、二元合金中，共晶成分的合金：（a）a铸造性能好； b锻造性能好；c焊接性能好； d热处理性能好10、金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（b） a越高；b越低；c越接近理论结晶温度。11、为细化晶粒，可采用：（b） a快速浇注；b加变质剂；c以砂型代金属型。12、实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得细小晶粒：（a） a N/G很大时；bN/G很小时；cN/G居中时。13、纯金属结晶过程处在液-固两相平衡共存状态下，此时的温度将比理论结晶温度：（b）a更高； b更低； c；相等； d高低波动14、液态金
14、属结晶时，（c）越大，结晶后金属的晶粒越细小。a形核率N； b长大率G； c比值NG； d比值GN15、Fe- Fe3C相图上的共析线是（d），共晶线是（b）。 aABCD； bECF； cHJB； dPSK。16、碳的质量分数为（b）的铁碳合金称为共析钢。 a0.0218%； b0.77%； c2.11%； d4.3%。17、亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，由奥氏体转变成（a）。a珠光体； b铁素体； c莱氏体。18、珠光体是由（c）组成的机械混合物。 a铁素体和奥氏体； b奥氏体和渗碳体； c铁素体和渗碳体。19、奥氏体是：（a） a碳在-Fe中的间隙固溶体； b碳在-Fe中的间
15、隙固溶体；c碳在-Fe中的有限固溶体。20、珠光体是一种：（b） a单相固溶体； b两相混合物； cFe及C的混合物。21、T10钢的含碳量为：（b） a0.10%； b1.0%； c10%。22、铁素体的机械性能特点是：（c） a强度高、塑性好、硬度低； b强度低、塑性差、硬度低；c强度低、塑性好、硬度低。23、不适宜进行锻造的铁碳合金有：（c） a 亚共析钢； b共析钢； c亚共晶白口铁。24、铁素体的机械性能特点是：（c）a具有良好的硬度及强度； b 具有良好的综合机械性能；c具有良好的塑性和韧性； d具有良好的切削性和铸造性25、二次渗碳体是从：（c）a钢液中析出的； b铁素体中析出的
16、；c奥氏体中析出的； d莱氏体中析出的16、三次渗碳体是从：（b）a钢液中析出的； b铁素体中析出的；c 奥氏体中析出的； d珠光体中析出的27、纯铁在912以下的晶格类型是：（c）a密排六方晶格； b面心立方晶格；c体心立方晶格； d简单立方晶格28、在下述钢铁中，切削性能较好的是：（b）a工业纯铁； b45； c白口铁； dT12A29、建筑用钢筋宜选用：（b）a低碳钢； b中碳钢； c高碳钢； d工具钢30、装配工使用的锉刀宜选用：（c）a低碳钢； b中碳钢； c高碳钢； d过共晶白口铁31、钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：（b） a奥氏体的本质晶粒度； b奥氏体的实际晶粒度
17、；c奥氏体的起始晶粒度32、奥氏体向珠光体的转变是：（a） a扩散型转变； b非扩散型转变； c半扩散型转变33、若合金元素能使C曲线右移，钢的淬透性将：（b） a降低； b提高； c不改变34、若合金元素能使C曲线左移，钢的淬透性将：（a） a降低； b提高； c不改变35、马氏体的硬度取决于：（c） a冷却速度； b转变温度； c碳含量36、在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，故：（b）a过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快；b过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快；c过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢；d过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢37、钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则：
18、（b）a过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左；b过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右；c过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左；d过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右38、上贝氏体和下贝氏体的机械性能相比较：（d）a两者具有较高的强度和韧性；b两者具有很低的强度和韧性；c上贝氏体具有较高强度和韧性；d下贝氏体具有较高强度和韧性39、过共析钢加热到Ac1一Accm之间时，则：（a）a奥氏体的w(C)小于钢的w(C)；b奥氏体的w (C)大于钢的w(C)；c奥氏体的w(C)等于钢的w(C)；d无法判断两者w (C)的关系40、钢经调质处理后获得的组织是：（c） a回火马氏体； b回火屈氏体； c回火索氏体41、过共析钢
19、的正常淬火加热温度是：（a） aAc1+30-50； bAc3+30-50； cAccm+30-5042、影响碳钢淬火后残余奥氏体量的主要因素是：（b） a钢材本身的碳含量； b钢中奥氏体的碳含量；c钢中碳化物的含量43、共析钢过冷奥氏体在550-350的温度区间等温转变时，所形成的组织是：（b） a索氏体； b下贝氏体； c上贝氏体； d珠光体44、淬硬性好的钢：（b） a具有高的合金元素含量； b具有高的碳含量；c具有低的碳含量45、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用：（a） a高淬透性钢； b中淬透性钢； c低淬透性钢46、对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应采用：（b
20、） a水中淬火； b油中淬火； c盐水中淬火47、若要提高淬火时的淬硬层深度，应采取：（a） a选择高淬透性钢； b增大工件的截面尺寸；c选用比较缓和的冷却介质48、45钢为得到回火马氏体组织，应进行：（c） a正火； b淬火；c淬火+低温回火；d淬火+高温回火49、完全退火主要适用及：（a） a亚共析钢； b共析钢； c过共析钢50、钢的回火处理是在：（c） a退火后进行； b正火后进行； c淬火后进行51、通常钢的渗碳温度范围是：（c） a600-650； b800-850； c900-950； d1000-1050五、问答题1、常见的金属晶格类型有哪几种？回答要点：1）体心立方晶格；其晶
21、胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和中心各有一个原子。2）面心立方晶格；其晶胞是一个立方体，在立方体的八个顶角和六个面的中心各有一个原子。3）密排六方晶格；其晶胞是一个立方六柱体，在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子，在顶面和底面间还有三个原子。2、金属化合物具有什么样的性能特点？回答要点：熔点高、硬度高、脆性大。3、金属结晶的必要条件是什么？过冷度及冷却速度有何关系？回答要点：过冷是金属结晶的必要条件。过冷度越大，冷却速度越快。4、简述纯金属的结晶过程。回答要点：纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段内发生的。它是异构不断形成晶核和晶核不断长大的过程。当温度降至结晶温度时，液
22、态金属中某些部位的原子首先有规则的排列成细小的晶体，成为晶核，也称自发晶核。另外，某些外来的难熔质点也可充当晶核，形成非自发晶核，随着时间的推移，已形成的晶核不断长大，及此同时，又有新的晶核形成、长大，直至金属液全部凝固。凝固结束后，各个晶核长成的晶粒彼此接触。5、试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。回答要点：曲线中出现“平台”是因为在结晶过程中放出的结晶潜热及散失的热量平衡，因而结晶过程是在同一个温度下进行的。6、金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？回答要点：金属由液体转变为固体的过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。在
23、结晶过程中晶粒的形核及长大两个步骤同时进行，其中长大方式通常为枝晶长大方式。晶核的形成率受T和杂质的影响，成长速度受T的影响。7、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施回答要点：由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度，凡是有利于在一定程度范围内增加过冷度的方法就有利于细化晶粒，提高金属材料使用性能。8、为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？回答要点：柱状晶区具有方向性，使金属存在各向异性，且存在弱面部夹杂及低熔点杂质富集于晶面，降低了金属的性能。9、铁碳合金在固态下
24、的基本组织有哪几种？回答要点：有5种，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织，珠光体、莱氏体则是两相混合组织。10、分析Wc=0.45%合金的结晶过程，画出其冷却曲线示意图，并标出各温度阶段的转变式。计算其室温平衡组织中各组织组成物的相对量。回答要点：（1）结晶过程分析： 1点以上为液相，1点开始析出，2点开始发生包晶转变，即L+=，2-3点之间从液相中析出直至3点，3点到4点没有组织变化，均为，4点开始从中析出直至5点，5点开始发生共析转变，即=+Fe3C，得到P，5点以下可认为没发生其它变化。则最终室温平衡组织为：+P。（2）示意图：（3）组织组成物相对量：W=(0.77-0.45)/(0.7
25、7-0.0218)=42.77%，Wp=(0.45-0.0218)/(0.77-0.0218)=57.23%。11、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体的异同。回答要点提示：冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体；马氏体转变不能完全进行到底，冷却到MS线以下转变停止时仍未能转变的奥氏体称为残余奥氏体。12、 如图所示为共析钢C曲线图，说出图中各冷却曲线对应的热处理方法及其最终组织。回答要点：a: 完全淬火，马氏体+残余奥氏体；b: 双液淬火，马氏体+残余奥氏体；c: 不完全淬火，曲氏体和马氏体；d: 等温淬火，贝氏体；e: 正火，索氏体；f: 完全退火，珠光体；g: 等温退火，珠光体。第 7 页