﹙ ﹚

57.多晶体金属塑性变形时，每个晶粒至少需要5个独立的滑移系同时启动，才能保证各晶粒变形的协调性。

﹙ ﹚

58.固溶体晶粒内存在枝晶偏析，枝干与枝间成分不同，所以整个晶粒不是一个相。（ ） 59.晶粒越细，金属材料的室温强度和高温强度均越高。﹙ ﹚

65.碳原子在α-Fe中的扩散系数比在γ-Fe中大，所以渗碳应在α-Fe中进行。﹙ ﹚

66.在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，

还是可以形核。﹙ ﹚

67.离异共晶只能在不平衡结晶条件下产生。﹙ ﹚

68.非均匀形核比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，不像后者那样形成界面，而引起自由能的

增加。（ ）

69.合金的平衡相图可给出任一条件下合金的显微组织。（ ）

70.两块碳钢试样的正火组织均为珠光体，说明它们的含碳量相当。（ ）

71.体心立方金属和面心立方金属的滑移系均为12个，因此它们塑性变形的能力相当。（ ） 72.1Cr13钢与Cr12钢含Cr量差不多，性能和用途也基本相同。（ ） 73.金属晶体中的点缺陷属于热平衡缺陷，它的存在对材料的性能是有害。﹙ ﹚

74.固溶体的结晶属异分结晶，因此即使是在平衡结晶条件下，固溶体的成分也是不均匀的。（ ）

81.金属的结晶需要一定的过冷度，反之固态金属的熔化也需要一定的过热度，这是热力学条件所要求的。﹙ ﹚ 82.金属结晶时，形核率和晶核长大速度都随过冷度的増加而提高，因此，増加过冷度不能起到 细化晶粒的作用。﹙ ﹚

83.均匀形核和非均匀形核的临界晶核半径和形核功均相同，不过非均匀形核是以现成的基底为 形核的核心，故其形核率要高于均匀形核。（ ）

84.晶体的滑移是位错沿滑移面运动的结果。对多晶体材料而言，为使变形能协调进行，每个晶 粒至少需要在五个独立的滑移系上同时进行滑移。﹙ ﹚

85.固溶体的结晶属于异分结晶，在其结晶温度范围内某一温度下只能结晶出一定量的固相，需 在不断的冷却过程中完成结晶。﹙ ﹚

86.当外部条件发生改变时，有些金属的晶体结构也会随之发生改变，这种现象称之为同素异构 转变。﹙ ﹚

四、简答题计算题： 1.何谓加工硬化？有何利弊？

随着变形程度的增加，金属的强度、硬度的增加，而塑性、韧性下降，这一现象即为加工硬化。 利：提高金属的强度，特别是不能通过热处理强化的材料，利用加工硬化强化。

加工硬化是某些产品或半成品能够顺利加工成形的重要因素。如：拉丝、冲压。 提高零件或构件在使用过程中的安全性。

弊：塑性变形抗力提高，进一步变形需退火或加大设备功率。 塑性变差，继续加工可能导致开裂。

2.何谓铸锭三晶区？简述控制铸锭晶粒大小的措施。 外表层的细晶区；中间的柱状晶区；心部的等轴晶区。

（1）控制过冷度：在正常铸造情况下，随过冷度ΔT增大，N/G值增加，晶粒变细。所以生产中的小型和薄

壁铸件比大型铸件组织细。

（2）变质处理：变质处理又称孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方

法。

（3）振动、搅拌：结晶时通过机械振动、电磁搅拌及超声波等方法可以打碎正在生长的树枝状晶体，增加晶

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核数目。同时，由于外部输入了能量，又能够促进形核，从而细化晶粒。 3.简述成分过冷的概念、产生条件及对晶体成长形状的影响。

在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷成为成分过冷。

条件：第一是固——液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配；第二是固—液界面前方液相的实际温度分布，或温度分布梯度必须达到一定的值。

影响：1、若界面前言没有成分过冷，界面是平面，界面随着等温线推进而推进。

2、界面前言的成分过冷不大时，界面只能有凸出不大的晶胞，胞边上的凹谷不会相互连接，只有一些分离的小凹坑。

3、界面前言的组分过冷增大，界面上晶胞凸出多一些，晶胞是不规则的，边上的凹谷部分连接出来，

形成连续的不规则沟槽网络。

4、组分过冷再增大，不规则胞晶边的凹谷沟槽完全连接起来。

5、成分过冷继续增大，形成伸长的晶胞，组分过冷很大时，晶胞大体是六边形。

12.何谓固溶强化？简途其强化规律。

在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。

规律：溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，所引起的晶格畸变也越大，强化效果越好。 13.滑移和孪生有何区别？试比较它们在塑性变形过程中的作用。 区别：1、滑移过程是渐进的，而孪生过程是突然发生。

2、孪生时原子位置不会产生较大的错动，因此晶体取得较大塑性变形的方式主要是滑移作用 3、孪生后，晶体内部出现空隙，易于导致金属的破坏。

4、孪生所要求的临界切应力比滑移要求的临界切应力大得多，只有滑移过程很困难时，晶体发生孪动。 作用：1、孪生对塑性变形的贡献比滑移小得多。

2、孪生后变形的部分的晶体位向发生改变，可时原来处于不利取向的滑移系转变为新的有利取向。 3、孪生变形的速度极大，常引起冲击波，发出音响。

19.一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有50%的珠光体和50%的铁素体，问：

此合金中碳的质量分数为多少？

若该合金加热到730℃时，在平衡条件下获得什么组织？

54321℃ 12345若加热到850℃，又将得到什么组织？①设该合金中含C%＝x，则由杠杆定律得

0.77

WC%

0.77%?X?50%

0.77%?0.0218%

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所以 C%＝x=0.38% ②其显微组织为F＋A ③全部奥氏体(A)组织

23.对于如图所示的合金Ⅰ和Ⅱ， 问：⑴哪种合金的流动性好？ ⑵哪种合金形成缩松的倾向大？ ⑶哪种合金的热裂倾向大？

⑷合金Ⅰ的室温组织中没有发现共晶组 织，其原因可能是什么？

⑸合金Ⅱ的室温组织中没有发现先共

晶α相，其原因又可能是什么？

26.渗碳是将零件置于渗碳介质中使碳原子进入工件表面，然后以下坡扩散的方式使碳原子从表面层向内部扩散的热处理方法。试问：

⑴渗碳应当在γ-Fe中进行还是应当在α-Fe中进行？ ⑵空位密度、位错密度和晶粒大小对渗碳速度有何影响？ ⑶零件渗碳后通常需进行怎样的热处理？

（1）在γ-Fe中进行，一方面是由于奥氏体的溶碳能力远比铁素体大，可以获得较大的渗层深度；另一方

面是考虑到温度的影响，温度提高，扩散系数也将大大增加。

（2）空位密度越大，碳原子的扩散越容易；位错密度越大，晶粒越小，渗碳速度越快；间隙原子尺寸越小，扩散越快。

（3）通常渗碳后需重新加热进行淬火及低温回火，这时各层的组织则是相应碳浓度的钢的淬火及低温回火组织。

.27.为什么室温下，晶粒越细金属材料的强度越高，塑性、韧性越好？

这是因为在相同外力的作用下，细小晶粒的晶粒内部和晶界附近的相应变差较小，变形较均匀，相对来说，，因集中力引起的开裂的机会也较少，就有可能在断裂之前承受较大的变形量，能得到较大的伸长率和断面收缩率。也由于细晶粒金属中的裂纹不易产生也不易扩散，因而在断裂过程中吸收了更多能量，即表现出较高的韧性。

31.何谓过冷度？为什么金属结晶时一定要有过冷度？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？ 金属的理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn之差，称为过冷度。

要获得结晶过程中所需的驱动力，一定要时实际结晶温度低于理论结晶温度，这样才能满足结晶的热力学条件。 不会出现过热 因为熔化本来就是要让金属达到（超过）其固相线温度 35.简述固态金属扩散需要的条件。

1、扩散需要驱动力；2、扩散原子要固溶；3、温度要足够高；4、时间要足够长。 38.简述晶体成长形状与温度梯度的关系。

1、在正的温度梯度下，光滑界面的情况是，以密排面为外表面具有规则的外形；粗糙界面的情况是，固液界

面始终近似的保持平面。

2 在负的温度梯度下，对于粗糙界面一般的金属结晶时均以树枝状生长方式长大；对于光滑界面仍有能长成

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树枝状晶体，但往往带有小平面的特征

39.合金中的相根据其晶体结构特点可分为哪两大类？影响相结构的因素主要有哪些？ 一类是固溶体，一类是金属化合物。

影响因素：1、原子尺寸；2、电负性；3、电子浓度；4、晶体结构。 五、综合计算题：

1.⑴设有一刚球模型，球的直径不变，当由面心立方晶格转变为体心立方晶格时，试求其体积

膨胀。⑵经X射线测定，在912℃时γ-Fe的晶格常数为0.3633nm，α-Fe晶格常数为0.2892nm，当由γ-Fe转变为α-Fe时，试求其体积膨胀，并与⑴相比较，说明其差别的原因。

2.有一个铝铜合金铸锭存在枝晶偏析，若二次晶轴间距为0.01cm，试计算该铸锭在477℃和

497℃均匀化退火时，成分偏析振幅降低到原来的1％所需的保温时间﹙已知铜在铝中的扩散常数D0=0.084cm2/s，扩散激活能Q=136×103J/mol﹚。

3. 根据Fe-Fe3C相图回答下列问题：

⑴ 写出包晶、共晶、共析反应式﹙要求标出温度和成分﹚。

⑵ 计算含碳量为3.5％﹙质量百分数﹚的亚共晶白口铁室温下的组织组成物的相对含量﹙设室温下铁素体中的含碳量为零﹚。

⑶ 有一含碳量为2.3％的亚共晶白口铁的室温组织中没有观察到莱氏体，而是由珠光体和网状渗碳体组成。试分析其原因。

4.已知A(熔点600℃)与B(熔点500℃)在液态无

限互深，固态时A在B中的最大固溶度(质量分数)为wA=30%，室温时为wA=10%；但B在固态和室温时均不溶A。在300℃时，含wB=40%的液态金属发生共晶反应。试绘出A-B二元相图；试分析wA=20%，wA=45%；wA=80%的合金平衡结晶过程。

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5.纯金属均匀形核时，如果临界晶核为边长为a的正方体，试求其△Gk和a的关系，并以此说 明为何形成立方晶核的△Gk比球形晶核的大？ 6.已知：

⑴ A组元的结晶温度为230℃； ⑵ B组元的结晶温度为330℃；

⑶ 两组元在液态无限互溶，在固态A溶于B的最大溶解度为20％﹝183℃﹞，室温时为5％；B在A中的最大溶解度为3％﹝183℃﹞，室温时为0；

⑷ 含38％B的合金结晶温度为183℃； ⑸ 含25％B的合金结晶温度为200-183℃； ⑹ 含70％B的合金结晶温度为260-183℃。 ① 画出AB二元合金相图，标出各区组织组成物；

②指出图中哪点成分的合金最容易产生枝晶偏析？哪点成分的合金最适于铸造？为什么？ ③ 计算含15％B的合金室温下的组织组成物的相对含量。

7.纯金属均匀形核时，试推导临界晶核半径rk、临界形核功△Gk和过冷度△T的关系，并说临 界形核功△Gk 反映了什么？ 从何而来？

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