材料科学概论20秋北理工
一、填空题（每空1分，共20分）1．常见的金属晶格类型有 、______________和______________。
2．空位属于__________缺陷，晶界和亚晶界分别__________ 缺陷，位错属于_______________缺陷。
3．金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为_______________。
4．原子在溶剂晶格中的分布不同，可将固溶体分为_______________固溶体和_______________ 固溶体。
5．室温下Fe－Fe3C合金中的4种基本组织是______________、_______________、_______________和_______________。
6．常见的金属的塑性变形方式有_______________和_______________两种类型。
7．钢的热处理工艺是由_______________、_______________和_______________三个步骤组成的。
8．铁碳合金为双重相图，即_______________相图和_______________相图。
二、单项选择题（每题2分，共20分） 得分| |阅卷人|
（ ）1.两种元素组成固溶体，则固溶体的晶体结构 。
A．与溶质的相同 B．与溶剂的相同
C．与溶剂、溶质的都不相同 D．是两种元素各自结构的混合体
（ ）2.铸造条件下，冷却速度越大，则 。
A．过冷度越小，晶粒越细 B．过冷度越小，晶粒越粗
C．过冷度越大，晶粒越粗 D．过冷度越大，晶粒越细
（ ）3.金属多晶体的晶粒越细，则其 。
A．强度越高，塑性越好 B．强度越高，塑性越差
C．强度越低，塑性越好 D．强度越低，塑性越差
（ ）4. 钢的淬透性主要取决于 。
A．冷却介质 B．碳含量 C．钢的临界冷却速度 D.其它合金元素
（ ）5.汽车、拖拉机的齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，应选用 。
A．45钢表面淬火+低温回火 B．45Cr调质
C．20钢渗碳、淬火+低温回火 D．20CrMnTi渗碳、淬火+低温回火
（ ）6.完全退火主要适用于 。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．白口铸铁
（ ）7.铸铁如果第一、第二阶段石墨化都完全进行，其组织为 。
A． F＋G B． F＋P＋G C． P＋G D.Le＋P＋G
（ ）8.对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为 。
A．淬火 + 低温回火 B．正火
C．水韧处理 D. 固溶处理 + 时效
（ ）9. 马氏体的硬度主要取决于 。
A．过冷奥氏体的冷却速度 B．过冷奥氏体的转变温度
C．马氏体的含碳量 D．马氏体的亚结构
（ ）10.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是 。
A．扩散退火 B．切削加工 C．喷丸处理 D．变质处理
三、判断题（每题1分，共10分） 得分| |阅卷人|
（ ）1.金属或合金中，凡成分相同、 结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。 （ ）2.在实际金属和合金中，自发生核常常起着优先和主导的作用。
（ ）3.由于再结晶过程是一个形核和长大的过程，因而是相变过程。
（ ）4.位错是晶体中常见的缺陷，在常见的工业金属中位错密度愈多，其强度愈高。
（ ）5. 回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。
（ ）6.球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能。
（ ）7.所有铝合金都可以通过热处理进行强化。
（ ）8.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（ ）9. 滑移变形所需要的切应力要比孪生变形时所需的小得多。
（ ）10.奥氏体冷却时，只要温度达到Ms以下，马氏体的转变就能完成。
1. √2.χ3.χ4.√5.χ6.√7.χ8. χ9. √ 10. χ四、名词解释题（每题5分，共25分）
1、晶胞
2、同素异构转变
3、固溶强化
4、钢的淬透性
5、调质处理五、简答题（共15分）
1、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？（5分）2、金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？（5分）3. 说明下列牌号所属的种类、数字及字符的意义：（5分）
①Q235 ②45 ③T8A ④GCr15 ⑤HT200 六、综述题（共20分） 得分| |阅卷人|
1、直径为5mm的45钢三个试样，加热至830℃后水冷，然后再分别加热至200℃、400℃、600℃空冷，试说明这三个试样所经历的各热处理工艺名称、获得的室温组织及大致硬度。（8分）
2、如图是铁碳平衡相图。（12分）
① 写出ECF线、PSK线发生的相变反应名称及反应式。
② A1线是指________线，A3线是指___________线，Acm线是指_______________线。
③ 计算含碳为0.45%的铁碳合金室温组织组成物和相的相对质量。 试卷答案及评分标准
一、填空题（每空1分，共20分）
1．体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。（位置可以互换）
2．点、面、线。
3. 过冷。
4．间隙、置换。（位置可以互换）
5．铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体。（位置可以互换）
6．滑移、孪生。（位置可以互换）
7．加热、保温、冷却。（位置可以互换）
8. 铁－渗碳体、铁－石墨。（位置可以互换）
二、单项选择题（每题2分，共20分）
1. B 2. D 3. A 4. B 5. D6. A 7. A 8. D 9. C 10. D
三、判断题（每题1分，共10分）
1. √2.χ3.χ4.√5.χ6.√7.χ8. χ9. √ 10. χ
四、名词解释题（每个关键词1.5分，每题5分，共25分）
1、晶胞： 晶胞是能代表晶格中原子排列规律的最小几何单元。
2、同素异构转变： 固态金属的晶格结构随温度改变而改变的现象。
3、固溶强化： 通过溶入溶质元素形成固溶体，使材料的强度、硬度提高的现象。
4、钢的淬透性：在规定条件下，钢在淬火时获得淬硬层（淬透层）深度的能力。
5、调质处理： 把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为调质处理。
五、简答题（共15分）
1．答：① 增加过冷度：钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。（2分）
② 变质处理：在液态金属结晶前，特意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。（2分）
③ 机械振动、搅拌。（1分）
2．答：① 晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性。（1.5分）
② 晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化。（1.5分）
③织构现象的产生。（1分）
④金属内部会形成残余的内应力。（1分）
3. 答：① Q235：最低的屈服强度为235MPa的碳素结构钢。（1分）
② 45：为含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。（1分）
③ T8A：含碳量为0.8%左右的高级优质碳素工具钢。（1分）
④ GCr15：含Cr量为1.5%左右的滚动轴承。（1分）
⑤ HT200:为最低抗拉强度为200MPa的灰铁。（1分）
六、综述题（共10分）
1、答：45钢加热830℃后水冷称淬火。（0.5分）
①再经200℃加热后空冷称低温回火，室温组织为回M，硬度约HRC55。（1分）
②再经400℃加热后空冷称中温回火，室温组织为回T，硬度约HRC40（1分）
③再经600℃加热后空冷称高温回火，即调质处理，室温组织为回S，硬度约HRC25。（2分）
2、答：① ECF线：共晶反应：LC AE+Fe3C(Ld或Le) （0.5分）
PSK线：共析反应：AS FP+Fe3C(P) （0.5分）
② A1线—→PSK线 （0.5分）
A3线—→GS线 （0.5分）
Acm线—→ES线 （0.5分）
③ 室温下组织组成为：F+P （0.5分）
F的质量百分比：QF=(0.77-0.45)/(0.77-0.0218) ≈42.77% （0.5分）
P的质量百分比 QP=1-42.77%=57.23% （0.5分）
室温下相的组成：F+ Fe3C （0.5分）
F的质量百分比：QF=(6.69-0.45)/6.69≈93.27% （0.5分）
Fe3C的质量百分比：QFe3C=1- 93.27% =6.73% （0.5分）
题号 题号
一
二
三
四
五
六
总分
统分人
题分
20
20
10
15
15
20
100
得分
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