材料科学基础Word资料汇总

860材料科学基础考试大纲

一、考试目的

《材料科学基础》是材料学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。本课程着重讲述材料的微观组织与性能之间的关系，重在掌握基本概念及其应用，强调晶体材料中的共性基础问题，对于理解现有材料和开发新材料都具有重要的指导意义。本课程考试的目的是考查学生对《材料科学基础》基本理论的掌握程度以及应用基本理论分析材料问题的能力。 二、考试要求

本课程满分150分，考试时间180分钟，闭卷笔试。包括概念、选择、填空、判断正误、计算和分析论述等不同形式的题目。考生需要携带笔、尺、计算器。 三、考试内容

第一章 晶体结构 1.1 原子的结合方式 1.2 晶体学基础

1.2.1 空间点阵与晶体结构 1.2.2 晶胞

1.2.3 布拉菲点阵

1.2.4 晶向指数与晶面指数 1.3 典型晶体结构及其几何特征 1.4 多晶型性

第二章 晶体缺陷 2.1 点缺陷

2.1.1 点缺陷的类型 2.1.2 点缺陷的平衡浓度 2.1.3 点缺陷的产生及其运动 2.1.4 点缺陷与材料行为 2.2 线缺陷（位错） 2.2.1 位错的基本类型 2.2.2 位错的性质 2.2.3 柏氏矢量 2.2.4 位错的运动

2.2.5 位错的应力场及其与其他缺陷的作用 2.2.6 位错的增值、塞积与交割 2.2.7 位错反应

2.2.8 实际晶体中的位错 2.3 面缺陷（界面） 2.3.1 晶界 2.3.2 相界 2.3.3 表面

2.3.4 界面特性 第三章 凝固

3.1 金属结晶的基本规律 3.2 金属结晶的热力学条件

1

3.3 均匀形核 3.4 非均匀形核 3.5 晶核的长大 3.6 凝固理论的应用

3.7 无机材料的热力学与动力学（可选） 第四章 固体中的相结构 4.1 固溶体

4.2 金属间化合物 4.3 陶瓷晶体相

4.4 陶瓷玻璃相（熔体与非晶体）（可选） 4.5 高聚物的结构 第五章 相图

5.1 相图基本知识 5.2 二元相图 5.3 铁碳相图 5.4 三元相图

5.5 相图的热力学基础 第六章 材料中的扩散 6.1 扩散定律及其应用 6.2 扩散的微观机理 6.3 扩散的热力学理论 6.3.1 扩散驱动力 6.3.2 扩散系数 6.3.3 上坡扩散 6.4 反应扩散

6.5 影响扩散的重要因素 6.6 材料的烧结（可选） 第七章 材料的塑性变形 7.1 单晶体的塑性变形 7.7.1 滑移 7.1.2 孪生

7.2 多晶体的塑性变形 7.3 合金的塑性变形 7.3.1 固溶体的塑性变形 7.3.2 多相合金的塑性变形

7.4 塑性变形对材料组织和性能的影响 第八章 回复与再结晶

8.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 8.1.1 回复与再结晶 8.1.2 显微组织变化 8.1.3 性能变化 8.1.4 储存能变化 8.1.5 内应力变化 8.2 回复

2

8.2.1 回复动力学 8.2.2 回复机理

8.2.3 回复退火的应用 8.3 再结晶

8.3.1 再结晶动力学 8.3.2 再结晶温度

8.3.3 影响再结晶的因素 8.3.4 再结晶晶粒大小的控制 8.3.5 再结晶的应用 8.4 晶粒长大

8.4.1 晶粒的正常长大 8.4.2 晶粒的异常长大 8.5 金属的热变形

8.5.1 动态回复与动态再结晶 8.5.2 金属的热加工

第九章 固态相变与材料热处理 9.1 固态相变的特点及分类 9.2 相变热力学 9.3 相变动力学

9.4 过饱和固溶体的分解转变 9.4.1 过饱和固溶体的时效 9.4.2 调幅分解 9.5 钢的加热转变 9.5.1 奥氏体的形成 9.5.2 奥氏体晶粒的大小 9.6 钢在冷却时的转变

9.6.1 共析钢的过冷奥氏体转变 9.6.2 非共析钢的过冷奥氏体转变9.6.3 贝氏体转变

9.7 钢的退火与正火处理 9.8 钢的淬火

9.8.1 钢的马氏体转变 9.8.2 淬火加热温度 9.8.3 淬火冷却 9.8.4 淬透性 9.9 钢的回火

9.9.1 淬火钢在回火过程中的转变9.9.2 回火组织与性能 9.9.3 回火脆性

9.9.4 钢的淬火回火热处理的应用9.10 钢的表面热处理 9.10.1 表面淬火 9.10.2 化学热处理 第十章 材料概论

3

10.1 钢的分类、编号及用途 10.2 工业用钢

10.2.1 合金元素在钢中的作用 10.2.2 结构钢 10.2.3 工具钢 10.2.4 特殊性能钢 10.3 铸铁

10.3.1 铸铁的分类 10.3.2 铸铁的石墨化

10.3.3 石墨对铸铁性能的影响 10.3.4 铸铁的热处理 10.4 有色金属及合金 10.4.1 铝合金 10.4.2 铜合金 10.5 非金属材料 10.6 复合材料

903（专）材料科学基础考试大纲

一、考试目的

《材料科学基础》是材料学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。本课程着重讲述材料的微观组织与性能之间的关系，重在掌握基本概念及其应用，强调晶体材料中的共性基础问题，对于理解现有材料和开发新材料都具有重要的指导意义。本课程考试的目的是考查学生对《材料科学基础》基本理论的掌握程度以及应用基本理论分析材料问题的能力。 二、考试要求

本课程满分150分，考试时间180分钟，闭卷笔试。包括概念、选择、填空、判断正误、计算和分析论述等不同形式的题目。考生需要携带笔、尺、计算器。 三、考试内容

第一章 晶体结构 1.1 原子的结合方式 1.2 晶体学基础

1.2.1 空间点阵与晶体结构 1.2.2 晶胞

1.2.3 布拉菲点阵

1.2.4 晶向指数与晶面指数 1.3 典型晶体结构及其几何特征 1.4 多晶型性

第二章 晶体缺陷 2.1 点缺陷

2.1.1 点缺陷的类型 2.1.2 点缺陷的平衡浓度 2.1.3 点缺陷的产生及其运动 2.1.4 点缺陷与材料行为

4

2.2 线缺陷（位错） 2.2.1 位错的基本类型 2.2.2 位错的性质 2.2.3 柏氏矢量 2.2.4 位错的运动

2.2.5 位错的应力场及其与其他缺陷的作用 2.2.6 位错的增值、塞积与交割 2.2.7 位错反应

2.2.8 实际晶体中的位错 2.3 面缺陷（界面） 2.3.1 晶界 2.3.2 相界 2.3.3 表面

2.3.4 界面特性 第三章 凝固

3.1 金属结晶的基本规律 3.2 金属结晶的热力学条件 3.3 均匀形核 3.4 非均匀形核 3.5 晶核的长大 3.6 凝固理论的应用

3.7 无机材料的热力学与动力学（可选） 第四章 固体中的相结构 4.1 固溶体

4.2 金属间化合物 4.3 陶瓷晶体相

4.4 陶瓷玻璃相（熔体与非晶体）（可选） 4.5 高聚物的结构 第五章 相图

5.1 相图基本知识 5.2 二元相图 5.3 铁碳相图 5.4 三元相图

5.5 相图的热力学基础 第六章 材料中的扩散 6.1 扩散定律及其应用 6.2 扩散的微观机理 6.3 扩散的热力学理论 6.3.1 扩散驱动力 6.3.2 扩散系数 6.3.3 上坡扩散 6.4 反应扩散

6.5 影响扩散的重要因素 6.6 材料的烧结（可选）

5

第七章 材料的塑性变形 7.1 单晶体的塑性变形 7.7.1 滑移 7.1.2 孪生

7.2 多晶体的塑性变形 7.3 合金的塑性变形 7.3.1 固溶体的塑性变形 7.3.2 多相合金的塑性变形

7.4 塑性变形对材料组织和性能的影响 第八章 回复与再结晶

8.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 8.1.1 回复与再结晶 8.1.2 显微组织变化 8.1.3 性能变化 8.1.4 储存能变化 8.1.5 内应力变化 8.2 回复

8.2.1 回复动力学 8.2.2 回复机理

8.2.3 回复退火的应用 8.3 再结晶

8.3.1 再结晶动力学 8.3.2 再结晶温度

8.3.3 影响再结晶的因素 8.3.4 再结晶晶粒大小的控制 8.3.5 再结晶的应用 8.4 晶粒长大

8.4.1 晶粒的正常长大 8.4.2 晶粒的异常长大 8.5 金属的热变形

8.5.1 动态回复与动态再结晶 8.5.2 金属的热加工

第九章 固态相变与材料热处理 9.1 固态相变的特点及分类 9.2 相变热力学 9.3 相变动力学

9.4 过饱和固溶体的分解转变 9.4.1 过饱和固溶体的时效 9.4.2 调幅分解 9.5 钢的加热转变 9.5.1 奥氏体的形成 9.5.2 奥氏体晶粒的大小 9.6 钢在冷却时的转变

9.6.1 共析钢的过冷奥氏体转变

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9.6.2 非共析钢的过冷奥氏体转变 9.6.3 贝氏体转变

9.7 钢的退火与正火处理 9.8 钢的淬火

9.8.1 钢的马氏体转变 9.8.2 淬火加热温度 9.8.3 淬火冷却 9.8.4 淬透性 9.9 钢的回火

9.9.1 淬火钢在回火过程中的转变 9.9.2 回火组织与性能 9.9.3 回火脆性

9.9.4 钢的淬火回火热处理的应用 9.10 钢的表面热处理 9.10.1 表面淬火 9.10.2 化学热处理 第十章 材料概论

10.1 钢的分类、编号及用途 10.2 工业用钢

10.2.1 合金元素在钢中的作用 10.2.2 结构钢 10.2.3 工具钢 10.2.4 特殊性能钢 10.3 铸铁

10.3.1 铸铁的分类 10.3.2 铸铁的石墨化

10.3.3 石墨对铸铁性能的影响 10.3.4 铸铁的热处理 10.4 有色金属及合金 10.4.1 铝合金 10.4.2 铜合金 10.5 非金属材料 10.6 复合材料

材料科学与工程学院2012年硕士研究生招生复试方案

作者：研究生办公室 提交时间：2011/07/31 18:31 来源：CMSE 浏览次数：82 文章相关文档附件：1312105714_38672300.doc 一、学术型学位 １．复试方式：

采用笔试和面试相结合的方式。笔试采用闭卷形式，考试时间２小时，满分为１００分。面试满分１００分。

复试成绩＝笔试成绩×６０％＋面试成绩×３５％＋外语听力成绩（占复试成绩５％），复试成绩总分为１００分。不同笔试科目的笔试成绩及不同面试组

7

的面试成绩需加权处理。 ２．复试笔试科目：（任选其中一门）

材料成形原理或工程材料力学性能或无机非金属材料学或高分子物理或材料化学或包装结构。 ３．面试内容：

学院组成面试小组，面试主要考查考生专业课知识，实验技能及外语水平。 ４．拟录取排名方法： 按一级学科录取，凡报考材料科学与工程学院、教育部重点实验室的考生统一按最终的总成绩进行排序，以排序的先后顺序来确定录取名次、国家计划内名次和省府委培名次。

总成绩＝（初试成绩÷５）×６０％＋复试成绩×４０％ ５．复试笔试科目参考书目： 材料成形原理：《材料成形基本原理》，刘全坤主编，机械工业出版社，２０１０年版。（考试内容分铸造、焊接、塑性成形三部分，考生可任选其中一部分，详见附件介绍。）

工程材料力学性能：《工程材料力学性能》，束德林主编，机械工业出版社，２００７年第二版。 无机非金属材料学：《无机非金属材料学》，张旭东、张玉军等主编，山东大学出版社２０００年版。 高分子物理：《高分子物理》，金日光著，化学工业出版社２０００年版。 材料化学：《材料化学》，朱光明编，机械工业出版社２００３年版。 包装结构：《包装容器结构设计与制造》，宋宝丰主编，印刷工业出版社２００７年版。

６．加试参考书目： 材料力学：《材料力学》（第四版），刘鸿文主编，高等教育出版社２００４年版。

材料分析测试技术：《材料分析测试技术－Ｘ射线衍射与电子显微技术》，周玉主编，哈尔滨工业大学出版社１９９８年版。 二、专业学位

１．复试方式：

根据专业学位研究生培养的特点与要求，制订符合本单位实际的专业学位硕士研究生复试方案，采用笔试和面试相结合的方式。笔试采用闭卷形式，考试时间２小时，满分为１００分。面试满分１００分。

复试成绩＝笔试成绩×６０％＋面试成绩×３５％＋外语听力成绩（占复试成绩５％），复试成绩总分为１００分。不同笔试科目的笔试成绩及不同面试组的面试成绩需加权处理。 ２．复试笔试科目：（任选其中一门）

材料成形原理或工程材料力学性能或无机非金属材料学或高分子物理或材料化学或包装结构。 ３．面试内容：

由学院组成面试小组，面试主要考查考生专业课知识，实验技能及外语水平，注重考查考生的理论运用、实践动手能力。 ４．拟录取排名方法：

按最终的总成绩进行排序，以排序的先后顺序来确定录取名次。

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总成绩＝（初试成绩÷５）×６０％＋复试成绩×４０％ 材料成形原理：《材料成形基本原理》，刘全坤主编，机械工业出版社，２０１０年版。（考试内容分铸造、焊接、塑性成形三部分，考生可任选其中一部分，详见附件介绍。）

工程材料力学性能：《工程材料力学性能》，束德林主编，机械工业出版社，２００７年第二版。 无机非金属材料学：《无机非金属材料学》，张旭东、张玉军等主编，山东大学出版社２０００年版。 高分子物理：《高分子物理》，金日光著，化学工业出版社２０００年版。 材料化学：《材料化学》，朱光明编，机械工业出版社２００３年版。 包装结构：《包装容器结构设计与制造》，宋宝丰主编，印刷工业出版社２００７年版。

６．加试参考书目： 材料力学：《材料力学》（第四版），刘鸿文主编，高等教育出版社２００４年版。

材料分析测试技术：《材料分析测试技术－Ｘ射线衍射与电子显微技术》，周玉主编，哈尔滨工业大学出版社１９９８年版。

《材料科学基础》

课程类别 ：专业基础课 课程性质 ：必修课

面向专业 ： 材料科学与工程学院 金属材料工程、材料成型与控制工程、材料物理、材料化学等专业。

一、课程的性质、任务与基本要求 1. 本课程的性质与任务 《材料科学基础》是材料科学与工程专业一门同生产实际有密切联系的重要专业基础课。本课程的教学目的是使学生系统掌握材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律的基础理论以及显微组织的分析方法，为后继专业课的学习奠定基础。 2. 课程的基本内容和要求

（ 1 ）通过学习应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互关系。 （ 2 ）掌握材料的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构。 （ 3 ）掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的模型和特点。

（ 4 ）掌握纯金属的结晶过程、结晶的热力学条件、形核规律、长大规律，了解结晶理论的实际应用。

（ 5 ） 掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法，熟练应用铁碳相图。

（ 6 ）掌握三元相图的成分表示法、三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分析方法。

（ 7 ）掌握单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律，掌握塑性变形对金属组织与性能的影响，金属及合金强化的位错解释。

（ 8 ）掌握金属及合金在退火过程中的变化，掌握回复、再结晶、晶粒长大及金属热变形的规律。

（ 9 ）掌握典型钢中相变的一般规律、相变产物的生成条件、形态和结构本质，能初步选

9

用典型热处理工艺。 3. 教学环节与学时分配

课堂教学： 90-102 学时（包括课堂讨论等教改环节） 实 验： 12-18 学时 总 计： 102-120 学时 二、教学内容与教学计划 绪论 2 学时

课程的性质与任务，主要内容及研究方法，本课程的特点与学习方法，材料科学发展简史。 第一章 材料的晶体结构 6 学时 1. 教学内容与学时

（ 1 ）原子的结合方式 2 学时 （ 2 ）晶体学基础 2 学时

（ 3 ）典型晶体结构及其几何特征 2 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构。 （ 2 ）难点：六方晶系布拉菲指数标定，原子的堆垛方式。 3. 习题： 1 － 3 题

第二章 晶体缺陷 12 学时 1. 教学内容与学时 （ 1 ）点缺陷 2 学时 （ 2 ）线缺陷 8 学时 （ 3 ）面缺陷 2 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质，位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏矢量的性质与应用，位错反应。

（ 2 ）难点：位错模型，位错的应力场，不全位错的原子模型。 3. 习题： 6-8,10-12 题。 第三章 材料的相结构 8 学时 1. 教学内容与学时 （ 1 ）固溶体 1 学时 （ 2 ）中间相 1 学时 （ 3 ）陶瓷晶体相 1 学时 （ 4 ）分子相 5 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：各种相的概念及其分类方法。 （ 2 ）难点：中间相的结构及其区别。

3. 习题： 1 题；复习思考题： 1 ， 2 ， 4 题。 第四章 凝固 4 学时 1. 教学内容与学时

（ 1 ）结晶的基本规律 0.5 学时 （ 2 ）结晶的基本条件 1 学时 （ 3 ）形核 1 学时 （ 4 ）长大 0.5 学时

（ 5 ）高分子材料的结晶 0.5 学时

10

（ 6 ）凝固理论及其应用 0.5 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：有关过冷的概念、金属凝固和形核的条件。 （ 2 ）难点：与临界晶核有关参数的推导。 3. 习题： 3 ， 5 ， 7 题。 第五章 二元相图 15 学时 1. 教学内容与学时

（ 1 ）相图的基本知识 2 学时 （ 2 ）二元匀晶相图 2 学时 （ 3 ）二元共晶相图 2 学时 （ 4 ）二元包晶相图 1 学时 （ 5 ）相图的分析与使用 1 学时 （ 6 ）铁碳相图 4 学时

（ 7 ）相图的热力学基础 2 学时 （ 8 ）铸锭组织及其控制 1 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：相律与杠杆定律，匀晶转变与偏析，共晶转变及其不平衡组织，相图中的几何规律，铁碳相图中典型合金的凝固过程及其相与组织的相对量计算，利用相图判断材料的性能。

（ 2 ）难点：二次杠杆的应用；相图的热力学原理。 3. 习题： 2 ， 3 ， 11 题。 第六章 三元相图 6 学时 1. 教学内容与学时

（ 1 ）相图基本知识 1 学时 （ 2 ）三元匀晶相图 3 学时 （ 3 ）三元共晶相图 1 学时 （ 4 ）三元相图总结 1 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：直线法则与重心定律；全方位投影图及其应用；材料的凝固过程分析；三元系反应类型的判断；相区接触法则。

（ 2 ）难点：利用全方位投影图分析特定成分材料的凝固过程。 3. 习题： 15 － 19 题。 第七章 材料中的扩散 3 学时 1. 教学内容与学时 （ 1 ）概述 1 学时 （ 2 ）扩散定律 1 学时

（ 3 ）扩散的微观机理与现象 0.5 学时 （ 4 ）影响扩散的因素 0.5 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：扩散的概念、本质与分类；扩散的驱动力；扩散定律及其应用； （ 2 ）难点：反应扩散及其溶质浓度分布。 3. 习题： 4 ， 5 ， 8 题。 第八章 材料的塑性变形 8 学时 1. 教学内容与学时

11

（ 1 ）金属变形概述 1 学时 （ 2 ）单晶体的塑性变形 2 学时 （ 3 ）多晶体的塑性变形 1 学时 （ 4 ）合金的塑性变形 1 学时

（ 5 ）塑性变形对材料组织与性能的影响 1 学时 （ 6 ）高分子材料的塑性变形 2 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：塑性变形的位错机制；典型的滑移系；滑移的分类及滑移的痕迹；临界分切应力；多晶体变形的特点；合金变形的特点；塑性变形对材料组织和性能的影响。 （ 2 ）难点：等效滑移系的确定。 3. 习题： 1 － 3 ， 5 题。 第九章 回复与再结晶 6 学时 1. 教学内容与学时

（ 1 ）冷变形金属在加热时的组织与性能变化 2 学时 （ 2 ）回复 1 学时 （ 3 ）再结晶 1 学时 （ 4 ）晶粒长大 1 学时

（ 5 ）金属的热变形 1 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：冷变形金属在加热时的组织与性能变化；回复、再结晶等概念；回复与再结晶的驱动力和机制；正常长大与异常长大；临界变形量的意义与应用；热加工过程中组织与性能变化。

（ 2 ）难点：回复、再结晶与晶粒长大过程驱动力的识别。 3. 习题： 2 ， 3 ， 9 ， 10 题。 第十章 固态相变 4 学时 1. 教学内容与学时 （ 1 ）概述 1 学时

（ 2 ）固态相变的形核与长大 2 学时 （ 3 ）过饱和固溶体的分解 0.5 学时 （ 4 ）钢中的相变提示 0.5 学时 2. 重点与难点

（ 1 ）重点：固态相变的特点；固态相变的能量变化；晶体缺陷对固态相变的影响。 （ 2 ）难点：调幅分解的热力学条件。 3. 习题：复习思考题 1 － 4 题。

其它教学环节

期中综合课 2 学时 期末综合课 2 学时

综合题讲解 8 － 16 学时 课堂演示实验 4 － 8 学时 习题课 4 学时 三、实验

本课程共安排 6 － 9 个实验， 12 － 18 学时。 1. 金相显微镜的结构与使用 2 学时

12

2. 金相试样的制备 2 学时 3. 定量金相分析 2 学时 4. 铸锭组织观察 2 学时

5. 二元合金显微组织 2 学时 6. 铁碳合金平衡组织 2 学时 7. 塑性变形与再结晶 2 学时 8. 位错蚀坑观察 2 学时

9. 三元合金显微组织 2 学时 四、教材与参考书 1. 教材

石德柯 . 材料科学基础 . 机械工业出版社 ,2005 年第二版 . 刘智恩 . 材料科学基础 . 西北工业大学出版社 ,2003 年第二版 .

2. 主要参考书

赵 品 . 材料科学基础教程 . 哈尔滨工业大学出版社 ,2002 年第二版 . 胡赓祥 蔡 珣 . 材料科学基础 . 上海交通大学出版社 .2000 年第一版 . 网上资料

材料科学基础教学网站： http://202.194.14.194/jpkc

材料科学基础国家精品课程： http://202.120.6.136/fms/index.asp 五、教学改革

1. 建立了材料科学基础教学网站 , 研制了课程教学课件和专题教学课件 . 2. 建立了课程试题库 , 并逐步建立试卷库 .

3. 尝试采用了课堂演示实验和综合题讲解等课堂教学环节 , 旨在培养学生的综合创新素质和发挥学生特长 , 收到了较好的效果 . 撰稿人：吕宇鹏

材料科学基础试卷(一)

一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。任选六题，每小题3分，共18分）

1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散 4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移 7 金属键与共价键 8 全位错与不全位错 9 共晶转变与共析转变 二、画图题（任选两题。每题6分，共12分）

1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。

3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。

4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。

三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共 30 分） 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？ 2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律？

4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？

13

5 材料结晶的必要条件有哪些？ 6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？

7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。 8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ 9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？

10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？ 四、分析题（任选1题。10分）

1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。

2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。

3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。

五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分） (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.

(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. (3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. (4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?

(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错

线受力的大小和方向。（点阵常数a=0.2nm)。 六、论述题（任选1题，15分）

1 试论材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。 2 试论固态相变的主要特点。

3 试论塑性变形对材料组织和性能的影响。

材料科学基础试卷(一)参考答案

一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。每小题3分，共18分）

（评分标准：给出每个概念的定义各得1分，说明异同得1分） 1 晶体结构与空间点阵

异：点的属性、数目、有无缺陷；同：描述晶体中的规律性。 2 热加工与冷加工

异：热加工时发生回复、再结晶与加工硬化；冷加工只发生加工硬化； 同：发生塑性变形。 3 上坡扩散与下坡扩散 异：扩散方向；

同：驱动力－化学位梯度。 4 间隙固溶体与间隙化合物 异：结构与组成物的关系； 同：小原子位于间隙位置。 5 相与组织

异：组织具有特定的形态；

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同：都是材料的组成部分。 6 交滑移与多滑移

异：多个滑移系的滑移；

同：交滑移中滑移系具有相同的滑移方向。

7 异：电子共用范围不同, 金属键中电子属所有原子共用, 共价键中属若干原子共用. 同：成键方式为电子共用.

8 异：柏氏矢量与点阵常数的关系不同. 同：都是线缺陷,即位错.

9 异：共晶转变为从液相转变,共析转变为从固相转变. 同：在恒温下转变产物为两个固相.

二、画图题（任选两题。每题6分，共12分）

1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 图略；每个指数各计1分，指数规范性1分。(参考聂金凤图) 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。(参考”聂金凤”图) 图略：每个图各计2分。

3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑

性变化趋势图。(参考”张耕”图)

图略：组织示意图计2分，每个指标各计1分。 三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共 30 分）

1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？

反映对称性；相等的棱和角最多；直角最多；体积最小。 （每条计1分；叙述计1分）

2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。

代表位错；判断位错类型；表示晶体滑移的方向与大小；守+恒性及其推论。 （每条计1分）

3 二元相图中有哪些几何规律？

相区接触法则；三相区是一条水平线…；三相区中间是由它们中相同的相组成的两相区；单相区边界线的延长线进入相邻的两相区。

（每条计1分；叙述计1分）

4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？ 图略。

（垂直截面图部分2.5分，单变量线部分2.5分。） 5 材料结晶的必要条件有哪些？

过冷；结构起伏；能量起伏；成分起伏（合金）。 （每项计各1分，叙述1分）

6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？ 提高过冷度；变质处理；振动与搅拌。 （每项各计1.5分，叙述0.5分）

7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。

(1) 伪共晶-非共晶合金得到的完全共晶组织; 条件: 冷却速度快, 合金成分位于共晶点附件.

(2) 不平衡共晶-共晶线以外的合金得到的共晶组织; 条件: 冷却速度快, 合金成分位于共晶线以外端点附近..

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(3) 离异共晶-两相分离的共晶组织; 条件: 不平衡条件下, 合金成分位于共晶线以外端点附近;平衡条件下, 合金成分位于共晶线以内端点附近.

8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ (1) 一般滑移系越多,塑性越好;

(2) 与滑移面密排程度和滑移方向个数有关; (3) 与同时开动的滑移系数目有关.

9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？

固溶强化; 细晶强化; 相变强化. (要求简要论述) 10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？

是点缺陷. 因为在一定浓度点缺陷存在的情况下晶体的能力可达到最低状态. 四、分析题（任选1题。10分）

1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。

分别为10.6%, 3.10%和86.30%。

（计算过程1分，每个结果各计3分。）

2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。 略。(参考聂金凤推导)

五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）－每小题3分。 (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量. a[110]/2.

(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. [112]

(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. [110]

(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何? 分别平行和垂直于柏士矢量－具体指数。

(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错

线受力的大小和方向。（点阵常数a=0.2nm)。 方向：垂直于位错线－具体指数。 结果：9.9＊10-11MN/m 六、论述题（任选1题，15分）

1 试论材料强化的主要方法及其原理。

固溶强化. 原理:晶格畸变、柯氏气团，阻碍位错运动；方法：固溶处理、淬火等。 细晶强化：原理：晶界对位错滑移的阻碍作用。方法：变质处理、退火等。

弥散强化：原理：第二相离子对位错的阻碍作用；方法：形成第二硬质相如球化退火、变质处理等。

相变强化：原理：新相为高强相或新相对位错的阻碍。方法：淬火等。 加工硬化；原理：形成高密度位错等。方法：冷变形等。 答案略。每个要点3分。 2 试论固态相变的主要特点。（参考聂金凤试卷） 答案略。每个要点3分。

3 试论塑性变形对材料组织和性能的影响。（参考姜程程试卷） 组织：纤维组织、形变织构、位错胞； 性能：加工硬化、物性变化

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每个要点3分。

材料科学基础试卷（二）与参考答案

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

(421)，(123)，[211]；b)六方晶系(2111)，[2113]。

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2. 设面心立方晶体中的(111)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为

a[110]。 2(1)在晶胞中画出柏氏矢量b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???Dt)

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？

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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？

参考答案

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(rrK,晶胚可长成晶核.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.

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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。 (×) 作图题(每小题5分，共15分)

11.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

(421)，(123)，[211]；b)六方晶系(2111)，[2113]。 (略)

12.设面心立方晶体中的(111)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为

a[110]。 2(1)在晶胞中画出柏氏矢量b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)

13.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)

十、相图分析(共20分)

(1) 就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：

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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。

L?L+γ?γ?γ+Fe3CⅡ?P+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：L?L?γ?L?β+γ? L?α+β+γ

十一、 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???Dt)

(a) D870℃=7.98×10-12 m2/s (b) 4倍时间 (c) 1.44倍

十二、 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。

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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。

十三、 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；

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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

综合复习题

一 名词解释

1 空间点阵 2 合金 3 离异共晶 4 奥氏体 5 反偏析 6 滑移系 7 柏氏矢量 8 柯氏气团 9 动态再结晶 10 交滑移 11 晶胞 12 不平衡共晶 31 相 14 成分过冷 15 异质形核 16 置换固溶体 17 不全位错 18 位错反应 19反应扩散 20 热加工 21 晶体结构 22 伪共晶 23 相律 24 间隙固溶体 25 枝晶偏析 26 晶胞 27 全位错 28 铃木气团 29 冷加工 30 复滑移 二 问答题

1说明各种原子结合键(五种键)的形成和本质，画出其示意图。比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。画图说明固溶体中溶质原子的偏聚、有序、无序等分布状态，并说明其形成过程。

2 根据回复与再结晶的有关原理，画图说明一块纯锡板被子弹击穿后，弹孔周围晶粒尺寸的分布情况。

3画图表示位错与第二相粒子的作用机制？

4 画图说明金属熔液过冷度和形核率之间的关系，并解释其原因。 5从能量角度说明上坡扩散的可行性以及应力引起上坡扩散的原因。

6 ，问： ?如下图（见附件）所示，已知位错环ABCD的柏氏矢量为b, 切应力为 （1） 位错环的各边分别是什么位错？

（2） 设想在晶体中怎样才能得到这个位错？

（3） 在图中切应力的作用下，位错环将如何运动？

7 试述固态相变的特点。说明过饱和Al-Cu合金各脱溶析出相的形态和结构特征，画出各析出相的析出动力学曲线。画图说明调幅分解发生的能量条件。 8 试述晶粒大小对金属室温强度和塑性、韧性的影响。

9 共晶系中二元合金在不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成条件、形成过程和组织特征。

10 对钨板在1100℃、锡板在室温进行加工变形，它们的组织、性能变化有何异同？ 11 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。

12 如何根据一根位错线的柏氏矢量来判断其所导致的晶体滑移的方向和大小？ 13 在什么条件下可在三元相图的垂直截面中判断四相反应类型？如何判断？ 14 根据下图（见附件），用组织组成物填写各区，说明合金1在不平衡冷却条件下可能得到什么组织？

Gb2,? 15位错的线张力可表示为T＝ 求一曲率半径为R、柏氏矢量为b的位错保持弯曲平衡所需的切应力。画图表示位错与第二相粒子的作用机制。

16 冷加工和热加工过程中组织与性能变化如何？它们各有什么优、缺点？

17 根据金属强度和位错密度的关系及有关强化理论,论述金属强化的途径和方法。

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18 根据结晶规律，分析细化铸件晶粒的方法及其原因。 19 试分析引起马氏体高硬度高强度的原因。

20 分析下图（见附件）所示三元合金相图投影图中合金Ⅴ和合金Ⅵ的平衡凝固过程。 -Fe时的体积变化。纯铁渗碳时，应使其处于奥氏体状态，还是铁素体状态，为什么？?-Fe转变为?-Fe和碳的原子半径分别是0.129nm,0.125nm和0.077nm。假定Fe的原子半径不变，计算?-Fe、?-Fe中的溶解度，已知?-Fe中的溶解度高于其在?21画图说明面心立方和密排六方结构晶体中原子堆垛方式的区别。画图说明体心立方结构八面体和四面体间隙半径的计算办法。在奥氏体和铁素体中，碳原子都处于八面体间隙而不是四面体间隙，请结合晶体结构的钢球模型，说明其原因。计算说明为什么碳在

23 写出描述晶粒大小与材料强度关系的霍尔-佩奇公式,并作简要说明。 24 ,位错环的各段分别与滑移面各边平行，且其柏氏矢量b//AB。指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后的滑移量和滑移方向。?D?C?B?如下图（见附件）所示，滑移面ABCD上有一正方形位错环A

作用下单位位错所受的力。用各晶界的界面能与界面夹角之间的关系说明晶粒的稳定形状。

25说明晶体中各种点缺陷的形成及其对周围点阵的影响，画出其模型示意图。为什么点缺陷在热力学上是稳定的，而位错则是不平衡的晶体缺陷？在晶体的某一滑移面上有一柏氏矢量为b的位错，求晶体在切应力 26 珠光体与莱氏体有何异同？

27 如下图（见附件）所示，将一锲型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。请问： （1） 画出轧制后的铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 （2） 如果在较低温度退火，何处先发生再结晶？为什么？ 28 试述珠光体（珠光体、索氏体、屈氏体）、贝氏体（上贝氏体、下贝氏体）和马氏体（板条马氏体、片状马氏体）的组织形态和性能特点。

29 位错是金属变形和强化的基础，试述位错在各种强化机制中的作用。

综合题一：材料的结构

1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。

2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。

4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？

5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 碳原子易进入?-铁，还是?-铁，如何解释？ 7 研究晶体缺陷有何意义？

8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？ 9 位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实现的？ 10 试述位错的性质。 11 试述博士矢量的意义。

12 与位错有关的三个力的表达式各是什么？简述其求解原理。 13 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？ 14 晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？

综合题二：凝固、相结构与相图

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1 简述合金相的分类，固溶体与纯金属相比，有何结构、性能特点？ 2 固溶体与纯金属的结晶有何异同？

3 试述匀晶系不平衡结晶的过程（平均成分线的形成、两种偏析） 4 分析共晶系合金典型的不平衡结晶组织及其形成原因。

5 试述含碳量对平衡组织和性能的影响（相含量、形态的变化）。 6说明 三元相图的水平截面、垂直截面及投影图的应用。 7 分析两种合金平衡冷却过程，指出其室温组织。

8 指出Fe-Fe3C相图中适合锻造、铸造、冷塑变、热处理加工的成分范围，说明原因。 9 什么是过冷？为何说过冷是凝固的必要条件？

10分析界面结构和温度梯度对晶体生长形态的影响。 11根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。

12 判断不同温度下晶核半径与自由能变化关系曲线。

13 画图说明成分过冷的形成，成分过冷对晶体生长形状有何影响？ 14 常见的铸锭缺陷有哪些？

15 液态金属凝固时需要过冷，那么固态金属熔化时是否需要过热？为什么？ 16 谈谈你所了解的凝固新技术及其应用。

综合题三：扩散、塑变与再结晶

1 可不可以说扩散定律实际上只有一个，为什么？ 2 渗碳为什么在奥氏体中而不在铁素体中进行？ 3 在研究纯铁渗碳时，通常假定渗碳气氛的渗碳能力足以使奥氏体的溶碳量达到饱和，且渗碳开始工件表面可迅速获得一个恒定的表面浓度CS, 此浓度在整个过程中维持不变。

（1）结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁在930℃和800℃渗碳时，渗碳铁棒的成分－距离曲线示意图。

（2）选择温度低于727℃，能否达到渗碳的目的，为什么？ 4 试分析材料强化常用的方法、机制及适用条件。 5 为何晶粒越细、材料的强度越高，其塑韧性也越好？ 6 何谓单滑移、多滑移和交滑移？画出三者滑移线的形貌。 7 试分析单晶体滑移和孪生变形的异同点。 8 某面心立方晶体的可动滑移系为(111)[110]。 （1）指出引起滑移的单位位错的柏士矢量。

（2）若滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向。 （3）若滑移是由纯螺型位错引起的，试指出位错线的方向。 （4）指出在上述（2）、（3）两种情况下滑移时位错线的滑移方向。

9 若单晶体铜的表面恰为（100） ，假设晶体可以在各个滑移系上进行滑移，试分析表面上滑移线形貌。若晶体表面为（111）呢？

10 钨板在1100℃加工变形，锡板在室温下变形，它们的组织结构有何变化？ 11根据形变金属退火后晶粒尺寸与变形量关系示意图，

（1）将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，画出此铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化示意图。

（2）一块纯锡板被子弹击穿，试画出弹孔周围组织变化示意图。

12 热加工和冷加工是如何划分的，分析热加工和冷加工过程中的组织与性能变化。

25

13 绘出第六章内容结构框图。 14 绘出第七章内容结构框图。 15绘出第八章内容结构框图。

综合题四：固态相变与新型材料

1 固态相变与凝固两过程有何异同？

2 说明固态相变比液态材料结晶阻力大的原因。 3 说明晶体缺陷促进固态相变形核的原因。

4 描述脱溶转变的相变过程，并建立它与马氏体回火转变过程的联系。 5 再结晶和调幅分解是相变过程吗，为什么？ 6 分析调幅分解的热力学条件。

7 试述马氏体高强度、高硬度的原因。 8 列表说明下列内容。 P P T S M B 板条M 片状M B上 B下 形成条件 相变类型 组成相 亚结构 性能特点 形貌特征

9 画图说明A-M转变。

10 谈谈你对组织结构、加工工艺、化学成分和性能四者之间的关系。 11 简述复合材料增强原理。

12 简述复合材料界面结合类型，如何改善界面结合状态。

13 采用一定的方法（框图法、分枝法等）说明本书各章内容之间的联系。

一、名词解释

金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散 二、画图

1在简单立方晶胞中绘出（101）、（210）晶面及[101]、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后，试棒的成分－距离曲线示意图。

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。

26

4画出简单立方晶体中（100）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错与（001）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错交割前后的示意图。

5画图说明成分过冷的形成。 三、Fe-Fe3C相图分析

1用组织组成物填写相图。

2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 四、简答题

1已知某铁碳合金，其组成相为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。

2什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线各有什么特征，如何解释？。

3设原子为刚球，在原子直径不变的情况下，试计算?-Fe转变为?-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时?-Fe和?-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算?-Fe转变为?-Fe的真实膨胀率。

4间隙固溶体与间隙化合物有何异同？

5可否说扩散定律实际上只有一个？为什么？

五、论述题

结合右图所示的τC（晶体强度）—ρ位错密度 关系曲线，分析强化金属材料的方法及其机制。τ C

晶须

六、拓展题

冷塑变 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形？ 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核？

4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。

一、单选项选择题（每题1分，共20分）

1 下列对金属键描述正确的是：

A 无方向性和饱和性 B有方向性和饱和性 C有方向性无饱和性 D无方向性有饱和性

2 下列对晶体与非晶体描述正确的是：

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A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性 B晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体没有熔点，性能为各向同性 C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点，性能为各向同性 D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性 3 金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：

A 4；2；6 B 6；2；4 C 4；4；6 D 2；4；6

4 关于间隙固溶体与间隙化合物说法正确的是：

A 二者在结构方面不同 B 二者力学性能相近 C 二者结合键相同 D 二者物理性能相近

5 柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于：

A 判断位错性质 B 表示位错的能量 C 判断位错反应 D 表示位错密度 6 晶界不包括：

A 大角度晶界 B 小角度晶界 C 孪晶界 D 表面

7 下列对液－固粗糙界面描述正确的是：

A微观粗糙，宏观平整 B微观粗糙，宏观粗糙 C微观平整，宏观粗糙 D微观平整，宏观平整 8能得到非晶态合金的技术是：

A 定向凝固技术 B 尖端形核技术 C 急冷凝固技术 D 垂直提拉技术

9 合金与纯金属结晶的不同点是：

A 需要过冷 B 需要能量起伏 C 需要成分起伏 D 需要结构起伏

10 下列不属于Fe-Fe3C相图中的组成相是：

A 铁素体 B 奥氏体 C 渗碳体

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D 石墨

11 Fe-Fe3C相图的组元是：

A Fe和Fe3C B Fe和C

C 铁素体和Fe3C D 奥氏体和Fe3C

12 随含碳量的提高，热轧钢力学性能的变化规律是：

A 强度、硬度升高，塑性、韧性降低 B强度、硬度升高，塑性、韧性升高 C 强度先升后降 D 强度先降后升

13 下列不属于铸锭中宏观偏析的是：

A 正常偏析 B 枝晶偏析 C 反常偏析 D 比重偏析

14 晶体塑性变形时，不能通过刃型位错进行：

A 单滑移 B 多滑移 C 交滑移 D 晶体转动

15 晶粒大小对金属的性能有重要影响。晶粒越小，

A 金属的强度越高，塑性越好 B金属的强度越高，塑性越差 C金属的强度越低，塑性越好 D金属的强度越低，塑性越差

16 对金属冷冲压成型时，有时会产生“制耳”，其形成原因是：

A 残余应力 B 变形织构 C 加工硬化 D 晶格畸变

17 用于降低冷变形金属中的内应力的方法是：

A 低温回火 B 回复退火 C 再结晶退火 D 高温回火

18 在热加工过程中，一般不发生：

A 动态回复 B 动态再结晶 C 静态再结晶 D 加工硬化

19 固态相变比液－固相变困难的主要原因是：

A 固态相变的温度低

B 固态相变时有应变能的额外增加

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C 固态相变时没有扩散

D 固态相变时有界面自由能的升高

20 用于调整低碳钢的硬度和改善其切削加工性能的热处理工艺是：

A 完全退火 B 球化退火 C 正火 D 回火 二、多项选择题（每题1分，共20分）

1 下列对金属特性描述正确的是：

A 有良好的延展性 B 有良好的导电性 C 有良好的导热性 D 具有金属光泽

2 下列对空间点阵描述正确的是：

A 空间点阵中的点代表原子的中心 B 空间点阵中每一点周围的环境都相同 C 有无限多种

D 可分属7个晶系

3 固溶体材料中常见的组成相，下列描述正确的是：

A 固溶体的结构与溶剂相同

B 固溶体的溶质原子只能占据溶剂的间隙位置 C 固溶体中的原子可形成有序分布 D 溶质原子的固溶度是有限的

4 空位是晶体中一种典型的点缺陷，下列说法正确的是：

A 在点阵中形成拉应力场

B 在一定温度下没有一定的平衡浓度 C 使电阻增大

D 可提高屈服强度

5 位错是晶体中的线缺陷，实际上位错：

A 是晶体滑移区与未滑移区的边界 B 是一个管道状缺陷区 C 可以在晶体内部中止

D 是一种热力学平衡的缺陷 6 面缺陷包括：

A 表面 B 晶界 C 相界

D 溶质原子

7 下列对金属结晶描述正确的是：

A 包括形核－长大两个过程 B 温度低于熔点才能进行 C 需要能量起伏 D 需要结构起伏

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8 细化金属铸件晶粒的方法有：

A 提高过冷度 B 变质处理 C 振动和搅拌 D 高温慢速浇铸

9 二元相图中有一些重要的几何规律，主要有：

A 相邻相区的相数差1

B 三相平衡区是一条水平线

C 相图中两条水平线之间是两相区

D 单相区边界线的延长线应进入相邻的两相区 10 共晶系合金在快速冷却条件下，可得到：

A 伪共晶组织 B 不平衡共晶组织 C 离异共晶组织 D 包晶组织

11 Fe-Fe3C相图中有三条水平线，它们表示的相变是：

A 合晶转变 B 包晶转变 C 共晶转变 D 共析转变

12常见的铸锭三区包括：

A 细晶区 B 等轴晶区 C 微晶区 D 柱状晶区

13 金属塑性变形的主要方式有：

A 滑移 B 攀移 C 孪生 D 扭折

14 多晶体塑性变形与单晶体塑性变形的不同之处是：

A 多晶体塑性变形不能以孪生的方式进行 B 多晶体塑性变形时有晶粒的阻碍作用 C 多晶体塑性变形需要晶粒间的变形协调 D 多晶体的塑性变形能力较差

15 金属的塑性变形将使其组织和性能发生变化，如：

A 晶粒被拉长 B 强度、硬度升高 C 位错密度降低 D 抗蚀性下降

16 为提高金属的强度，可采取下列措施：

A 固溶处理 B 弥散处理 C 制造单晶

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D 细化晶粒

17 再结晶退火常用于恢复冷变形金属的变形能力，下列描述正确的是：

A 再结晶可使冷变形金属恢复到变形前的状态 B 再结晶包括形核－长大两个过程 C 再结晶使金属晶格类型发生了变化 D 再结晶的驱动力是变形储存能

18 钢的渗碳在奥氏体中而不在铁素体中进行，是因为：

A 奥氏体中的间隙大 B 奥氏体的温度高

C 奥氏体中碳的饱和溶解度大 D 奥氏体的间隙总量多

19 描述奥氏体化后晶粒大小的参数主要有：

A 起始晶粒度 B 终了晶粒度 C 本质晶粒度 D 实际晶粒度

20 马氏体高强度高硬度的主要原因是：

A 固溶强化 B 相变强化 C 时效强化 D 形变强化 三、判断题（判断正误,简要说明原因。每题1分，共20分） （1）在钢中，随含碳量的增加，珠光体的相对量也不断增加。（ ） （2）钢中铁素体与奥氏体的本质区别在于含碳量不同。（ ） （3）平衡状态下,在碳钢中，随含碳量的增加，强度、硬度均随之增加。（ ） （4）珠光体是单相组织。（ ）

（5）亚共析钢的基本相是铁素体和珠光体。（ ） （6）扩散是原子的定向移动。（ ）

（7）金属铸件可通过再结晶退火细化晶粒。（ ）

（8）再结晶虽包含形核和长大过程，但它不是一个相变过程。（ ） （9）点缺陷是热力学上平衡的缺陷（ ）。

（10）一条弯曲位错线，其各部分的柏氏矢量都相同（ ）。

（11）不平衡凝固时，固界面上固、液相的平衡不符合相图所表示的平衡关系。（ ）

（12）只有在负温度梯度下，合金凝固才能形成树枝状晶。（ ） （13）在多晶体的塑性变形过程中，其各晶粒的变形是独立的。（ ） （14）热加工是指在高温状态下进行的加工过程。（ ） （15）材料中的晶粒越细，其强度越高，其塑性就越低。（ ） （16）原子的扩散只能由高浓度处向低浓度处进行。（ ） （17）固态相变时新相晶核往往优先在晶体缺陷处形成。（ ） （18）体心立方金属的滑移系总数比面心立方多，因而其塑性也比面心立方金属好。（ ）

（19）一种材料中只能存在一种结合键。（ ）

32

（20）可以利用三元相图的变温截面图，分析合金相和成分变化。（ ）

相变自测题

相变部分自测题 判断题（1）

1、Ac3表示加热时，珠光体向奥氏体转变的实际温度。

2、本质细晶粒钢在任何加热条件下都可以获得细小的晶粒。

3、固态相变时，旧相中的空位、位错等晶体缺陷对相变时的形核会产生 阻碍作用。

4、临界冷却速度是指得到全部马氏体（含少量残余奥氏体）的最小冷却 速度。

5、同一钢件，水淬比油淬得到的淬透层深，所以水淬时钢的淬透性好。 6、合金钢与碳钢比较，既具有良好的淬透性，又具有高的淬硬性。 7、在奥氏体向贝氏体转变过程中，碳原子能扩散，而铁原子不能扩散。 8、为改善过共析钢的切削加工性，可采用完全退火。

9、铸铁在浇注后快速冷却，不利于石墨化，容易得到白口。

10、一种或多种单体发生加聚反应时，除生成高分子化合物外，还会析出 低分子化合物。 判断题（2）

1、Ac1表示加热时，珠光体向奥氏体转变的平衡温度。

2、钢在热处理时所获得的奥氏体晶粒大小主要取决于冷却速度。 3、共析碳钢奥氏体，连续冷却时不发生贝氏体转变。

4、片状珠光体的性能主要取决于片层间距，片层间距越小，强度，硬度越 高，塑性越差。

5、同种钢，片状珠光体和粒状珠光体比较，片状珠光体的强度、硬度高， 而塑性、韧性差。

6、上贝氏体和下贝氏体比较，硬度、强度、塑性、韧性都比较差。 7、片状马氏体和板条马氏体都是脆性很大，只不过硬度高低不同。 8、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。

9、用粘土、长石和石英为原料，经配料、成型、烧结而制成的陶瓷称为陶 瓷。

10、塑料是指在室温下处于玻璃态的高聚物。 判断题（3）

1、合金元素只有溶入奥氏体中，才能提高钢的淬透性。

2、时效强化是指由于形成固溶体而使强度、硬度升高的现象。

3、ZGMn13是耐磨钢，在各种摩擦条件下都会表现出良好的耐磨性。 4、组成高分子化合物的低分子化合物称为单体。 5、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。

6、钢中马氏体是碳在γ-Fe中的过饱和固溶体。

7、钢淬火后一般都有残余奥氏体，但如果冷却到马氏体转变终止温度Mf 点，奥氏体就会全部转变为马氏体。 8、黄铜是以Zn为主加元素的铜合金。

9、为改善过共析钢的切削加工性，可采用球化退火。

33

10、马氏体都是硬而脆。 判断题（4）

1、可锻铸铁是可以锻造的。

2、铸铁中，碳和硅的含量越高，越容易形成石墨。 3、合金元素只有溶入奥氏体中，才能提高钢的淬透性。 4、本质晶粒度表示奥氏体转变刚刚完成时的晶粒大小。

5、固态相变比液态结晶阻力大，其主要原因有：一是多出一项应变能；二 是扩散较困难。

6、临界冷却速度是指得到全部马氏体（含少量残余奥氏体）的最大冷却速 度。

7、δ600 0.1/1000表示耐热钢的持久强度。

8、钢热处理加热时得到的奥氏体晶粒越细小，冷却后所得组织的晶粒也越 细小，其强度和韧性越高。

9、钢淬火后一般都有残余奥氏体，但如果冷却到马氏体转变终止温度Mf 点，奥氏体就会全部转变为马氏体。 10、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。 判断题（5）

1、Q235-A?F是球墨铸铁的牌号，“235”表示抗拉强度。 2、1Cr13钢是冷模具钢。

3、δ7001000 表示耐热钢的持久强度。 4、45钢常用最终热处理是调质处理。

5、GCv15钢使用态组织是回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。 6、w18Cr4V钢使用态组织是回火索氏体。

7、ZoCr钢使用态组织是回火马氏体+碳化物+残余奥氏体。

8、5CrMnMo钢属于工具钢，所以它的使用态组织应该是回火马氏体+碳 化物+残余奥氏体。

9、ZGMn13通常在铸态下使用，不再进行其它热处理。 10、组成高分子化合物的低分子化合物称为单体。 选择题（1）

1、塑料的使用状态为（ ）

A、粘流态 B、玻璃态 C、高弹态 2、按用途分，40Cr钢属于（ ）

A、渗碳钢 B、调质钢 C、弹簧钢

3、40Cr钢中，合金元素Cr的主要作用是（ ）

A、提高淬透性，强化铁素体 B、提高淬透性和红硬性 C、提高硬度，耐磨性

4、按用途分，ZoCrMnTi钢属于（ ） A、渗碳钢 B、调质钢 C、弹簧钢

5、ZoCrMnTi钢中，加入Ti的主要目的是（ ） A、提高耐磨性 B、提高淬透性 C、细化晶粒 6、按用途分，60SiZMn钢属于（ ）

A、渗碳钢 B、弹簧钢 C、滚动轴承钢 7、按用途分，GCr15钢属于（ ）

A、调质钢 B、滚动轴承钢 C、刃具钢

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8、按用途分，W18Cr4V钢属于（ ） A、不锈钢 B、高速钢 C、结构钢 9、W18Cr4V钢常用最终热处理是（ ）

A、淬火＋高温回火 B、高温淬火＋560℃三次回火 C、高温淬火+200℃低温回火

10、W18Cr4V钢中，Cr的主要作用是（ ） Ａ、提高耐磨性 B、提高淬透性 C、提高红硬性 选择题（2）

1、橡胶的使用状态为（ ）

A、玻璃态 B、高弹态 C、粘流态

2、在过冷奥氏体三种转变产物中，硬度由高到低依次是（ ） A、珠光体>贝氏体>马氏体 B、贝氏体> 马氏体>珠光体 C、马氏体>贝氏体>珠光体

3、片状珠光体的性能主要取决于片层间距，片层间距越小，（ ） A、强度、硬度越低，塑性越好； B、强度、硬度越高，塑性越低； C、强度、硬度越高，塑性越好；

4、同种钢，片状珠光体与粒状珠光体比较，片状珠光体的（ ）A、强度、硬度高，塑性、韧性差； B、强度、硬度低，塑性、韧性好； C、强度、硬度高，塑性、韧性好；

5、下贝氏体与上贝氏体比较，下贝氏体的（ ）

A、硬度高，强度高，韧性好； B、硬度高，强度高，韧性差； C、硬度低，强度低，韧性好；

6、马氏体具有高硬度、高强度的主要原因是（ ） A、固溶强化 相变强化 时效强化 B、固溶强化 细晶强化 淬火应力大 C、细晶强化 位错强化 淬火应力大

7、按相变过程中，形核和长大特点分，马氏体转变属于（ ） A、扩散型相变 B、无扩散型相变 C、半扩散型相变 8、过冷奥氏体等温转变温度越低，所得组织的硬度（ ） A、越高 B、越低 C、变化不大

9、过冷奥氏体连续冷却，当冷却速度≤Vc时，冷速越快，冷却后所得硬度 （ ）

A、越高 B、越低 C、有时高有时低 10、高分子链的几何形态可分为三种（ ） A、结晶型 部分结晶型 无定型 B、线型 支链型 体型 C、线型 无定型 体型 选择题（3）

1、T10钢中的含碳量是（ ） A、0.1% B、1% C、10% 2、40CrNiMo中，含碳量是（ ） A、0.04% B、0.4% C、4% 3、40CrNiMo中，含水量镍量是（ ） A、<0.5% B、<1% C、<1.5%

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4、9SiCr中，含碳量是（ ） A、0.09% B、0.9% C、9% 5、38CrMoAl A中，“A”表示（ ）

A、普通钢 B、优质钢 C、高级优质钢 6、Q235-A?F中，“235”表示（ ）

A、抗拉强度数值 B、抗压强度数值 C、屈服点数值

7、铸铁凝固过程中，如果第一阶段石墨化充分进行，第二阶段石墨化也能 充分进行，最终得到的基体是（ ）

A、珠光体基体 B、铁素体基体 C、铁素体+珠光体基体

8、在铸铁中，如果碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在，此种铸铁 则称为（ ）

A、麻口铸铁 B、灰口铸铁 C、白口铸铁

9、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温，随时间延长，其强度、 硬度升高、塑性韧性下降的现象，称为（ ） A、固溶强化 B、时效强化 C、弥散强化

10、根据铝合金的成分和生产工艺特点，通常将铝合金分为两大类：（ ） A、可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金 B、变形铝合金和铸造铝合金 C、单相铝合金和双相铝合金 选择题（4）

1、亚共析钢的正常淬火加热温度是（ ）

A、Ac1+30~50℃ B、Ac3+30~50℃ C、Accm+30~50℃ 2、过共析钢的正常淬火加热温度是（ ）

A、Ac1+30~50℃ B、Ac3+30~50℃ C、Accm+30~50℃ 3、亚共析钢正常淬火后的组织是（ ） A、M(+γ’) B、M+α C、M+Fe3C+γ’ 4、过共析钢正常淬火后的组织是（ ） A、M+γ’ B、M+Fe3C+γ’ C、M

5、为改善低碳钢的切削加工性，可采用（ ） A、正火 B、完全退火 C、球化退火

6、冷轧后的15钢板，为降低其硬度、提高塑性，可采用（ ） A、去应力退火 B、再结晶退火 C、回火 7、60钢锻坯，为细化其晶粒，可采用（ ） A、扩散退火 B、球化退火 C、完全退火

8、按相变过程中，形核和长大特点分，珠光体转变属于（ ） A、扩散型相变 B、无扩散型相变 C、半扩散型相变

9、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温，随时间延长，其强度、 硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为（ ） A、固溶强化 B、时效强化 C、弥散强化 10、以Sn为主加元素的铜合金，称为（ ） A、黄铜 B、青铜 C、白铜 选择题（5）

1、制作刃具、冷模具和滚动轴承等工件，要求具有高硬度和耐磨性，最终热 处理应采用（ ）

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A、淬火、低温回火 B、淬火、中温回火 C、淬火、高温回火

2、制作各种弹簧，要求具有高的弹性极限，最终热处理应采用（ ） A、淬火、低温回火 B、淬火、中温回火 C、淬火、高温回火

3、制作机床主轴，要求具有良好的综合力学性能，最终热处理应采用（ ） A、淬火、低温回火 B、淬火、中温回火 C、淬火、高温回火

4、制作机床齿轮，要求具有良好的综合力学性能，同时齿面具有高的硬度和耐 磨性，应采用（ ）

A、调质+渗碳淬火低温回火 B、调质+表面淬火低温回火 C、调质+淬火低温回火

5、W18Cr4V钢常用最终热处理是（ ）

A、淬火+高温回火 B、高温淬火+560℃三次回火 C、高温淬火+200℃低温回火

6、1Cr18Ni9钢中，Cr的主要作用是（ ）

A、提高淬透性 B、提高基体电极电位 C、使钢形成单相奥氏体 7、ZoCrMnTi中，Mn的主要作用是（ ）

A、提高淬透性 B、细化晶粒 C、提高耐磨性 8、T12钢中的含碳量是（ ）

A、0.12% B、1.2% C、12% 9、40MnVB中的含碳量是（ ）

A、0.4% B、4% C、0.04% 10、CrWMn钢中的含碳量是（ ） A、0% B、≥1% C、≤1% 联想题（１）

根据描述或提示联想出答案

1、含碳量为低碳，制造零件过程中经过渗碳、淬火、低温回火，主要性能特点 是表硬里韧。

2、含碳量为中碳，制造零件过程中常经过调质处理，主要性能特点是具有良好 的综合力学性能。

3、含碳量一般为高碳，常用最终热处理为淬火，中温回火，具有高的弹性极限。 4、含碳量为高碳，常用最终热处理为淬火，低温回火，具有高的硬度、耐磨性 和高的接触疲劳强度。

5、含碳量为高碳，合金元素总含量在5%以下，常用最终热处理为淬火，低温 回火，可用于制作车刀、铰刀，丝锥、板牙等工件。

6、适应高速切削，主要性能特点是具有很高的红硬性，工作温度可达600℃。 7、含碳量为中碳，常进行淬火，中温回火或淬火高温回火，具有良好的耐热疲 劳性能，可用于制作热锻模、热挤压模和压铸模等。

8、含Cr、Ni量高，常用最终热处理为固溶处理，具有良好的耐蚀性。 9、在高温下，具有高的抗氧化性和高的热强性。

10、在工作过程中，受到强烈冲击、磨擦或巨大压力时，才会表现出良好的耐磨 性。 联想题 (2 )

根据描述或提示联想出答案

1、在某一具体加热条件下，所获得的奥化体晶粒大小。 2、钢在淬火时获得了马氏体的能力。

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3、奥氏体在A1~550℃温度范围内等温冷却时形成的铁素体和渗碳体的两相混合 物。

4、奥氏体快冷至低温直接转变成的碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

5、奥氏体在550℃~Ms之间等温冷却时，形成的过饱和铁素体和碳化物两相组 成的非层状组织。

6、回火组织，在等轴状（或多边形状）铁素体基体上分布着粒状渗碳体。 7、回火组织，其组织形态和性能特点与马氏体相似。

8、淬火钢在某一温度范围内回火时，其冲击韧性不但不升高，反而比在较低温 度回火时明显下降。

9、高分子材料在长期储存和使用过程中，由于受光、热、氧等因素的作用，使 性能逐渐蜕化，直至丧失其使用价值。

10、由两种或两种以上不同性质的材料，通过一定的工艺方法合成的、各组分 间有明显界面而且性能优于各组成材料的多相固体材料。 联想题（3）

1、将钢加热到AC3以上，使其完全奥氏体化后随炉缓冷。

2、将钢加热到AC3或ACCm以上，使其完全奥氏体化后在空气中冷却。

3、将过共析钢加热到略高于AC1，保温一定时间后，以极其缓慢的速度冷却， 使钢中的碳化物球化，最终获得粒状珠光体。

4、将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温一定时间后空冷，以消除加工硬化。 5、将T8钢奥氏体化后，快冷至少350℃~Ms温度范围内进行等温保持足够时间后空冷。 6、钢淬火后马氏体所能达到的最高硬度。

7、将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温。 8、工件在高温下长时工作仍能保持高硬度的能力。

9、由一种或多种单体互相缩合生成高分子化合物，同时析出其它低分子化合物的反应。 10、高分子材料在长期储存和使用过程中，由于受光、热、氧等因素的作用，使性能逐渐蜕化，直至丧失其使用价值。 简答题（1）

就共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线回答下列问题： 1、图中哪条线表示奥氏体向珠光体转变的平衡温度？ 2、图中哪条线表示奥氏体转变中止线？ 3、图中哪条线表示马氏体转变开始温度？ 4、与V1冷速相对应的热处理工艺名称是什么？ 5、在V1冷速下降得到何种组织？

6、与V2冷速相对应的热处理工艺名称是什么？ 7、在V2冷速下降得到何种组织？

8、与V3冷速相对应的热处理工艺名称是什么？ 9、在V3冷速下将得到何种组织？

10、在V1、V2、V3三种冷速中，哪种冷速得到的硬度最高？ 简答题（2）

就共析碳钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线（TTT），回答下列问题： 1、图中哪条线表示奥氏体何珠光体转变的平衡温度？ 2、图中哪条线表示马氏体转变开始温度？ 3、图中哪条线表示过冷奥氏体转变开始线？ 4、指出珠光体型组织转变的温度范围；

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5、指出贝氏体型组织转变的温度范围； 6、指出马氏体转变的温度范围： 7、片状珠光体的组织形态是怎样的？ 8、上贝氏体的组织形态是怎样的？ 9、下贝氏体的组织形态是怎样的？

10、比较珠光体、贝氏体、马氏体的硬度（按照硬度由高到低依次写出三种 组织的名称）。 简答题（3）

1、按用途分，20CrMnTi属于何类钢？

2、ZoCrMnTi钢常用的最终热处理是什么？ 3、按用途分，60SiZMn属于何类钢？ 4、60SiZMn钢常用的最终热处理是什么？ 5、60SiZMn钢最终热处理后的组织是什么？ 6、按用途分，CrWMn属于何类钢？ 7、CrWMn钢常用最终热处理是什么？

8、CrWMn 钢最终热处理后得到何种组织？ 9、按用途分，W18Cr4V钢属于何类钢？

10、W18Cr4V钢之所以能适应高速切削，是由哪种性能决定的？ 简答题（4）

1、按用途分，40Cr钢属于何类钢？ 2、40Cr钢常用的最终热处理是什么？

3、40Cr钢常用最终热处理后的组织是什么？ 4、按用途分，GCr15钢属于何类钢？ 5、GCr15钢常用的最终热处理是什么？ 6、GCr15钢最终热处理后得到何种组织？ 7、按用途分，1Cr18Ni9钢属于何类钢？ 8、1Cr18Ni9钢常用最终热处理是什么？ 9、15Cr18Ni9钢使用态组织是什么？ 10、按用途分，5CrNiMo钢属于何类钢？ 简答题（5）

1、T8钢淬火低温回火后主要得到何种组织？ 2、T8钢淬火温回火后得到何种组织？ 3、T8钢淬火高温回火后得到何种组织？

4、在回火组织中，哪种组织具有高的硬度和耐磨性？ 5、在回火组织中，哪种组织具有高的弹性极限？

6、在回火组织中，哪种组织具有良好的综合力学性能？

7、钢热处理后的显微组织图中呈板条状形态的组织是何种组织？ 8、钢热处理后的显微组织图中呈针状或竹叶状的组织是何种组织？ 9、钢热处理后的显微组织图中呈黑针状的组织是何种组织？ 10、钢热处理后的显微组织图中呈羽毛状的组织是何种组织？

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