金属材料及热处理作业

1本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1.高分子材料中，大分子链之间的结合键是（）。(A)金属键(B)离子键(C)共价键(D)分子键正确答案：C解答参考：2.结构材料要求的主要性能为（）(A)物理性能(B)化学性能(C)力学性能(D)物理和化学性能正确答案：C解答参考：3.材料的使用温度（）。(A)与其韧脆转变温度无关(B)应在其韧脆转变温度以下(C)应与其韧脆转变温度相等2(D)应在其韧脆转变温度以上正确答案：D解答参考：4.低碳钢拉伸应力-应变曲线上对应的最大应力值称为（）。(A)弹性极限(B)屈服点(C)抗拉强度(D)断裂韧度正确答案：C解答参考：5.表示金属材料弹性极限的符号是（）。(A)b(B)s(C)(D)p正确答案：C解答参考：6.（）是金属的韧性指标。3(A)HB(B)δ(C)K1c(D)E正确答案：C解答参考：7.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。(A)弹性(B)硬度(C)塑性(D)强度正确答案：D解答参考：8.（）属于密排六方结构。(A)Fe(B)Al(C)Cu(D)Zn正确答案：D4解答参考：9.金属多晶体的晶粒越细，则其（）。(A)强度越高，塑性越差(B)强度越高，塑性越好(C)强度越低，塑性越好(D)强度越低，塑性越差正确答案：B解答参考：10.从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以（）温度为界限区分的。(A)结晶(B)再结晶(C)同素异构转变(D)25℃正确答案：B解答参考：11.钨在室温塑性变形后，与塑性变形前相比（）。(A)硬度明显增高，塑性明显降低(B)硬度明显降低，塑性明显增高(C)硬度、塑性变化不明显5(D)硬度、塑性的变化趋势一致正确答案：A解答参考：12.HCP金属与FCC金属在塑性上的的差别，主要是由于两者的()。(A)滑移系数目不同(B)滑移方向不同(C)滑移面不同(D)晶胞形状不同正确答案：A解答参考：13.实际生产中，金属冷却时（）。(A)理论结晶温度总是低于实际结晶温度(B)理论结晶温度总是等于实际结晶温度(C)理论结晶温度总是大于实际结晶温度(D)实际结晶温度和理论结晶温度没有关系正确答案：C解答参考：614.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（）。(A)越高(B)越低(C)越与冷却速度无关(D)越趋于恒定正确答案：B解答参考：15.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()。(A)时效处理(B)变质处理(C)加工硬化(D)调质正确答案：B解答参考：二、不定项选择题(有不定个选项正确，共10道小题)16.退火低碳钢的拉伸曲线包括（）阶段。[不选全或者选错，不算完成](A)弹性变形(B)回复7(C)屈服(D)加工硬化正确答案：ACD解答参考：17.金属的塑性指标有（）。[不选全或者选错，不算完成](A)比例极限(B)延伸率(C)应力循环周次(D)断面收缩率正确答案：BD解答参考：18.工程上常用（）表示材料的硬度。[不选全或者选错，不算完成](A)HRC(B)HB(C)Ak(D)E正确答案：AB解答参考：819.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有（）。[不选全或者选错，不算完成](A)间隙原子(B)位错(C)晶界(D)空位正确答案：AD解答参考：20.在晶体缺陷中，属于面缺陷的有（）。[不选全或者选错，不算完成](A)间隙原子(B)位错(C)晶界(D)相界正确答案：CD解答参考：21.金属变形的基本方式有（）。[不选全或者选错，不算完成](A)扩散(B)滑移(C)孪生9(D)形核正确答案：BC解答参考：22.变形金属再结晶后（）。[不选全或者选错，不算完成](A)形成柱状晶(B)形成等轴晶(C)强度升高(D)塑性升高正确答案：BD解答参考：23.经冷变形后，金属（）。[不选全或者选错，不算完成](A)形成柱状晶(B)形成纤维组织(C)强度升高(D)塑性升高正确答案：BC解答参考：24.提高液体金属的冷却速度，可使金属结晶（）。[不选全或者选错，不算完成]10(A)过冷度增加(B)N/G增加(C)N/G减小(D)晶粒细化正确答案：ABD解答参考：25.下面措施中能获得细晶粒结构的有（）。[不选全或者选错，不算完成](A)进行变质处理(B)诱导晶核的快速长大(C)振动(D)提高液体金属的冷却速度正确答案：ACD解答参考：三、判断题(判断正误，共10道小题)26.由弹性比功的公式：ae=se2/2E，可通过冶金、冷变形和热处理等方式来降低材料的弹性模量E从而提高其弹性比功。（）正确答案：说法错误解答参考：27.材料断裂韧性（KIC）受到材料的成分和组织结构以及构件的裂纹尺寸和几何形状的影响。（）11正确答案：说法错误解答参考：28.金属材料的冲击韧性与测试温度无关。（）正确答案：说法错误解答参考：29.金属晶体中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。（）正确答案：说法正确解答参考：30.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。（）正确答案：说法正确解答参考：31.金属晶体中位错密度的增加，金属继续塑性变形的抗力增大，强度升高；因而，那些几乎完全没有位错等缺陷的、近乎理想的晶体材料强度很低。（）正确答案：说法错误解答参考：32.当金属进行冷塑性变形加工后，强度将会降低。（）正确答案：说法错误解答参考：33.热加工是在再结晶温度以上的加工方法，也会引起加工硬化。（）12正确答案：说法错误解答参考：34.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。（）正确答案：说法正确解答参考：35.一般情况下，晶粒愈大，金属的强度、塑性愈好。（）正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共20道小题)36.请给出两种材料的分类方法，并说明如何加以分类？参考答案：答：材料可按其化学键特点加以分类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷材料）、高分子材料、复合材料。材料还可按其应用时性能特点加以分类：结构材料、功能材料37.根据退火的低碳钢的拉伸图，指出与下列力学性能指标相关的点与物理量：（1）断面收缩率；（2）抗拉强度；（3）比例极限；（4）刚度参考答案：1338.分析HB和HRC实验方法的原理及适用性。参考答案：39.α-Fe、Al、Cu、Zn各属何种晶体结构？试画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子排列最密的晶面和晶向。并算出其滑移系的个数。14参考答案：40.在常温下，已知铜的原子直径为2.55×10-10m，求铜的晶格常数。参考答案：答：常温下铜为fcc结构，原子直径2d=21/2a，a=3.61×10-10m41.试分析体心立方、面心立方和密排六方晶体的滑移系对金属塑性的影响。参考答案：答：滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑,（滑移方向的作用大于滑移面的作用）。因此FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个；FCC的滑移方向多于BCC。金属塑性：Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）42.再结晶晶粒大小和哪些因素有关。参考答案：答：①温度：T↑—D↑—↑晶界迁移—晶粒长大↑；②预变形度：预变形度＜临界变形度时，无明显影响预变形度＝临界变形度时，再结晶将出现异常粗大晶粒预变形度＞临界变形度时，预变形度↑—再结晶驱动力↑—再结晶形核率↑—晶粒尺寸↓，当预变形度很大时，出现形变织构，再结晶将出现异常粗大晶粒。43.未进行冷变形的金属加热时，能否发生回复和再结晶，为什么？参考答案：答：未进行冷变形的金属加热时，不发生回复和再结晶。因为回复和再结晶的驱动力是金属变形储存能（晶格畸变能），未进行冷变形的金属不存在再结晶的驱动力。44.金属塑性变形后力学性能有哪些变化？参考答案：答：①出现各向异性——当形成纤维组织（晶界取向排列）或形变织构（晶粒的15位向出现择优取向）时。②加工硬化（形变硬化）——随着变形度的增加，位错大量增殖→位错相互作用→位错运动阻力加大→变形抗力↑→其强度、硬度提高，塑性、韧性下降。45.在热加工过程中，金属能否产生加工硬化？试分析原因。参考答案：答：在热加工过程中，金属塑性变形与金属动态再结晶过程同时进行，金属不产生加工硬化。46.晶界对多晶体塑性变形有何影响？为何细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？参考答案：答：晶界一方面是滑移的主要障碍；另一方面通过晶界自身变形→协调变形→以维持相邻晶粒变形保持连续；因此导致细晶强化。晶粒小→晶界面积大→变形抗力大→强度大；晶粒小→单位体积晶粒多→变形分散→相邻晶粒不同滑移系相互协调；晶粒小→晶界多→不利于裂纹的传播→断裂前承受较大的塑性变形。因此晶粒细化→强度、硬度提高，塑性、韧性提高；细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好。47.已知钨和铅的熔点分别为3380˚C和327˚C，试问钨在1100˚C加工、铅在室温加工各为何种加工？参考答案：答：纯金属的再结晶温度：TR=0.4-0.35Tm(K)钨的再结晶温度：钨TR=0.4-0.35Tm(K)=1461-1278(K)；钨在1100˚C加工为冷加工铅的再结晶温度：铅TR=0.4-0.35Tm(K)=240-210(K)；铅在室温加工为冷加工48.滑移的本质是什么？试比较低碳钢塑性变形前（状态A）、经历塑性变形（状态B）以及再结晶退火后（状态C）的力学性能，并分析性能变化的原因。参考答案：答：滑移的本质是滑移面上位错的运动。16低碳钢塑性变形后会出现加工硬化，即强度、硬度提高，塑性、韧性下降，是因为随着变形度的增加，位错大量增殖→位错相互作用→位错运动阻力加大→变形抗力↑；经再结晶退火后，低碳钢加工硬化消除力学性能恢复，即强度、硬度下降，塑性、韧性提高，是因为无形变的再结晶晶粒的形成，位错密度大幅度降低→变形抗力↓；但再结晶退火后低碳钢的强度、硬度、塑性、韧性均高于塑性变形前的低碳钢，是因为再结晶退火后形成的再结晶晶粒小于塑性变形前的晶粒，细晶强化作用造成强度、硬度、塑性、韧性的提高。49.过冷度与冷却速度有什么关系？它对金属结晶后的晶粒大小有什么影响？参考答案：50.列举几种实际生产中采用的细化铸造晶粒的方法。参考答案：答：①提高过冷度：过冷度△T↑，N↑↑，G↑——N/G增大，晶粒细化；②变质处理：在液态金属中加入孕育剂或变质剂作为非自发晶核的核心，以细化晶粒和改善组织。③振动，搅拌等1751.试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同点。参考答案：52.试分析含碳量为2.11%的铁碳含金从液态冷却到室温时的平衡结晶过程，计算其室温组织组成物的相对含量，并判断其属于哪一类铁碳合金。参考答案：53.有两块退火钢样经组织分析发现其中珠光体占80%，但硬度差别较大，请分别计算它们的含碳量。参考答案：答：第一块属于亚共析钢，P%=（X-0.02）/（0.77-0.02）=80%，求出X=0.55，含碳量为0.55%。18第二块属于过共析钢，P%=（6.69-X）/（6.69-0.77）=80%，求出X=1.95，含碳量为1.95%。54.画出T12钢的平衡组织和淬火组织示意图并标出组织，计算其平衡组织中各组织组成物的相对含量。参考答案：55.现有两种铁-碳合金，其中一种合金的显微组织中珠光体量占75%，铁素体量占25%；另一种合金的显微组织中珠光体量占92%，二次渗碳体量占8%。这两种合金各属于哪一类合金？其含碳量各为多少？参考答案：答：第一种合金属于亚共析钢，P%=（X-0.0218）/（0.77-0.0218）=75%，求出X=0.54，含碳量为0.54%。第二种合金属于过共析钢，P%=（6.69-X）/（6.69-0.77）=92%，求出X=1.24，含碳量为1.24%。本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题)1.二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（）。(A)单一液