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赵乾胜10机本一班-1-第一章金属学基础一、名词解释1.过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。2.均质成核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。3.非均质成核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。4.冷变形：金属在再结晶温度以下一定温度进行的塑性变形。5.热变性：金属加在再结晶温度以上一定温度进行的塑性变形。6.加工硬化：随着冷变形的增加，金属的强度、硬度增加；塑性、韧性下降的现象。7.再结晶：冷变形后的金属被加热到较高的温度时，破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。8.纤维组织：在塑性变形中，随着变形量的增加，其内部各晶粒的形状将沿受力方向伸长，由等轴晶粒变为扁平形或长条形晶粒。当变形量较大时，晶粒被拉成纤维状，此时的组织称为“纤维组织”。9.锻造流线：在锻造时,金属的脆性杂质被打碎,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布,这样热锻后的金属组织称为锻造流线。10.同素异构转变：某些金属，在固态下随温度或压力的改变,发生晶体结构的变化，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。11.变质处理：在液态金属结晶前，人为加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。二、单选题1.表示金属材料延伸率的符号是（A）A.δB.ψC.σeD.σb2.表示金属材料弹性极限的符号是（A）A.σeB.σsC.σbD.σ-13.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（A）A.强度B.韧性C.塑性D.弹性4.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5.在晶体缺陷中，属于线缺陷的有（B）A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔6.变形金属再结晶后，（D）A.形成等轴晶，强度增大B.形成柱状晶，塑性下降C.形成柱状晶，强度增大D.形成等轴晶，塑性升高7.表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（B）A.晶胞B.晶格C.晶粒D.晶向8.晶格中的最小单元叫做（A）A.晶胞B.晶体C.晶粒D.晶向赵乾胜10机本一班-2-9.属于（B）的金属有γ-Fe、铝、铜等A.体心立方晶格B.面心立方晶格C.密排六方晶格D.简单立方晶格10.晶体结构属于体心立方的金属有（C）A.γ-Fe、金、银、铜等B.镁、锌、钒、γ-Fe等C.α-Fe、铬、钨、钼等D.α-Fe、铜、钨、铝等11晶体结构属于面心立方的金属有（A）A.γ-Fe、铝、铜、镍等B.镁、锌、钒、α-Fe等C.铬、钨、钼、铝等D.铬、铜、钼、铝等12.属于密排六方晶格的金属是（D）A.δ-FeB.α-FeC.γ—FeD.Mg13.属于（A）的金属有α-Fe、钨、铬等A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.简单立方14Cu属于（C）A.密排六方结构金属B.体心立方结构金属C.面心立方结构金属D.复杂立方结构金属15.实际金属的结晶温度一般都（C）理论结晶温度A.高于B.等于C.低于D.都有可能16.γ-Fe、铝、铜的晶格类型属于（D）A.体心立方B.简单立方C.密排六方D.面心立方17.属于面心立方晶格的金属是（B）A.δ-FeB.CuC.α-FeD.Zn18.在金属结晶时，向液体金属中加入某种难熔杂质来有效细化金属的晶粒，以达到改善其机械性能的目的，这种细化晶粒的方法叫做（B）A.时效处理B.变质处理C.加工硬化D.调质19.金属的滑移总是沿着晶体中原子密度（B）进行A.最小的晶面和其上原子密度最大的晶向B.最大的晶面和其上原子密度最大的晶向C.最小的晶面和其上原子密度最小的晶向D.最大的晶面和其上原子密度最小的晶向20.下面关于加工硬化的说法中正确的是（B）A.由于塑性变形而使金属材料强度和韧性升高的现象B.加工硬化是强化金属的重要工艺手段之一；C.钢的加工硬化可通过500～550℃的低温去应力退火消除；D.加工硬化对冷变形工件成形没有什么影响。21.每个体心立方晶胞中包含有（B）个原子。A.1B.2C.3D.422.每个面心立方晶胞中包含有（D）个原子。A.1B.2C.3D.423.属于面心立方晶格的金属有（C）。A.α-Fe，铜B.α-Fe，钒C.γ-Fe，铜D.γ-Fe，钒24.属于体心立方晶格的金属有（B）。A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬C.γ-Fe,铝D.γ-Fe,铬25.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（A）。A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔赵乾胜10机本一班-3-26.金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：BA.越高B.越低C.越接近理论结晶温度D.没变化27.为细化晶粒，可采用：BA.快速浇注B.加变质剂C.以砂型代金属型D.时效处理28.铸锭剖面由表面到中心的晶粒特点依次为：AA.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部细晶粒层。B.表面细晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。C.表面等轴粗晶粒层，中间细晶粒层，心部柱状晶粒层。D.表面等轴粗晶粒层，中间柱状晶粒层，心部等轴粗晶粒层。29.下列三种方法制造紧固螺栓，哪一种比较理想（B）。A.直接用圆钢切削加工而成；B.将圆钢局部镦粗，然后再加工；C.用一厚钢板切削加工而成。30.对重要受力零件，纤维组织的方向应该是与（C）。A.最大正应力和最大剪应力平行；B.最大正应力垂直和最大剪应力平行；C.最大正应力平行和最大剪应力垂直。D.最大正应力和最大剪应力垂直31.表示金属材料屈服强度的符号是（B）A.σeB.σsC.σbD.σ-132表示金属材料抗拉强度的符号是（D）A.δB.ψC.σeD.σb三、填空题（本大题共18小题，每小题2分，共36分）1.常见金属的晶体结构有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）与密排六方晶格。2.晶体缺陷主要可分为（点缺陷）,（线缺陷）和面缺陷三类。3.每个面心立方晶胞在晶核中实际含有（4）原子，致密度为（0.74）。4.面缺陷主要指的是（晶界）和（亚晶界）。5.最常见的线缺陷有（位错）和（挛晶）。6.每个体心立方晶胞在晶核中实际含有（2）原子，致密度为（0.68）。7.随着过冷度的增大，晶核形核率N（增大）,长大率G（增大）。8.细化晶粒的主要方法有（提高过冷度）、（变质处理）和机械振动。9.纯铁在1200℃时晶体结构为（面心立方晶格），在800℃时晶体结构为（体心立方晶格）。10.金属的结晶过程是（形核）与（长大）的过程。11.在工业生产中，金属的晶粒形状大都呈（等轴）状。12.晶粒的大小取决于（形核）速率与（长大）速率。13.钨在1000℃变形加工属于（冷）加工，锡在室温下变形加工属于（热）加工。（钨的熔点3410℃、锡的熔点232℃）14.随着冷变形程度的增加，金属材料的强度、硬度（升高），塑性、韧性（下降）。15.铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，即（表面等轴粗晶粒区），（中间柱状晶粒区）和心部等轴晶粒区。16.金属塑性的指标主要有（延伸率）和（断面收缩率）两种。17.常用测定硬度的方法有（布氏硬度）、（洛氏硬度）和维氏硬度测试法。赵乾胜10机本一班-4-18.对重要受力零件，纤维组织的方向应该是与最大正应力（平行），与最大剪应力的剪切平面（垂直）。四、判断题（本大题共30小题，每小题1分，共30分）1.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。本题答案：错误2.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。本题答案：错误3.在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。本题答案：错误4.晶粒度级数数值越大，晶粒越细。本题答案：正确5.间隙相的性能特点是硬度高，熔点低。本题答案：错误6.晶粒度级数数值越大，晶粒越粗。本题答案：错误7.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。本题答案：错误8.同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，晶粒越细小。本题答案：正确9.把在实际晶体中出现的刃型位错和螺型位错的缺陷叫做面缺陷。本题答案：错误10.把在实际晶体中出现的空位和间隙原子的缺陷叫做线缺陷。本题答案：正确11.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率。本题答案：正确12.钨、铁、锡的熔点分别为3410℃、1538℃、232℃，钨在1000℃、铁在900℃、锡在100OC下的变形加工均属于热加工。本题答案：错误13.冷变形强化是指金属材料在冷变形后，产生碎晶，位错密度增加，使其强度、硬度提高的现象。本题答案：正确14.体心立方晶格的致密度为0.74，面心立方晶格的致密度为0.68。所以，纯铁在发生同素异晶转变时，体积发生变化，从而产生一定的内应力。本题答案：错误15.在实际金属的结晶过程中，自发形核比非自发形核更重要，往往起优先的主导的作用。本题答案：错误16.金属结晶的必要条件是要有一定的过冷度。本题答案：正确17.非晶体具有各向异性。本题答案：正确18.每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。本题答案：正确赵乾胜10机本一班-5-19.每个面心立方晶胞中实际包含有2个原子。本题答案：错误20.每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。本题答案：正确21.每个体心立方晶胞中实际包含有4个原子。本题答案：错误22.单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。本题答案：正确23.晶体具有各向同性。本题答案：错误24.单晶体具有各向同性，多晶体具有各向异性。本题答案：错误25.物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶。本题答案：错误26.金属结晶后晶体结构不再发生变化。本题答案：错误27.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化。本题答案：正确28.液态金属结晶时的冷却速度越快，过冷度就越大，形核率和长大率都增大，故晶粒就粗大。本题答案：错误29.物质从液体状态转变为固体状态的过程称为凝固。本题答案：正确30.液态金属冷却到结晶温度时，液态金属中立即就有固态金属结晶出来。本题答案：错误六、简答题1.液态金属结晶的必要条件是什么？细化晶粒的途径有哪些？晶粒大小对金属材料的机械性能有何影响？答案：液态金属结晶的必要条件是：过冷度细化晶粒的途径有：①提高过冷度，如提高冷却速度和降低浇注温度。②变质处理。③机械振动、搅拌。晶粒大小对金属材料的机械性能的影响：晶粒越细，金属材料的强度硬度越高，塑性和韧性越好2.什么是加工硬化？试分析加工硬化的利与弊。答案：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。②金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧过程中会越轧越硬，以致最后轧不动。另一方面人们可以利用加工硬化现象，来提高金属强度和硬度，如冷拔高强度钢丝就是利用冷加工变形产生的加工硬化来提高钢丝的强度的。加工硬化也是某些压力加工工艺能够实现的重要因素。赵乾胜10机本一班-6-3.何谓金属的同素异构转变？并以纯铁来说明。答案：同一种金属元素随着外界条件（如温度、压力）的变化而转变成不同晶格类型的晶体结构，称为同素异构转变。如，纯铁，从液态经1538℃结晶后是体心立方晶格，称为δ-Fe。在1394℃以下转变为面心立方晶格，称为γ-Fe。冷却912℃到时又转变为体心立方晶格，称为α-Fe。4．用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃保温，保温后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。答案：因为钢丝绳经冷拔后发生了加工硬化，具有很高的强度和硬度，故可以用来吊装工件。当它随工件一起加热到1000℃保温后，钢丝绳内部发生了再结晶，其强度和硬度大幅度下降，塑性和韧性恢复到冷拔前的状态，因而当其再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂。5.分析铸锭结