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。( )
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2. ( ) 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。 ＜0、结构起伏和能量5. 固溶体凝固形核的必要条件同样是GΔB
) ( 起伏。 ( ) 三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。6. ( ) 7. 物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 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8. ( ) 方向。 和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两9. ( )
种转变的难易程度相似。 CCo除以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使曲线10. ( ) 左移，从而增加钢的淬透性。 )
分，共15分三、作图题(每小题5 a)立方晶系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：2312113]。[ [(]；b)六方晶系)(，)，，()11211214212. 设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为111a[10]。 12b的方向并计算出其大小。 (1)在晶胞中画出柏氏矢量(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-FeC相图，回答下列问题： 31. 默画出Fe-FeC相图，用相组成物填写相图； 32. 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eE线和E点表示的意3义； 3. 分析合金N的平衡结晶过程。
℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，870℃比在930五、在
3-52
) (10=140×10分γ铁中的D=2.0×10J/mol,m请计算：/s,Q碳在0 γ铁中的扩
散系数；(a) 870℃时碳在 (b) 将渗层加深一倍需多长时间？小时的渗层厚10作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳若规定(c) 0.3%C 小时的多少倍？度为870℃渗碳10??Dt?)
R(气体常数=8.314J/mol·K, 渗层厚度六、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？
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V、V、V、V 冷却速度下，各得到何种组织？ 42134. 指出与V、V、V、V相对应的热处理工艺名称是什么？ 4132
参考答案
一、名词解释(每小题1分，共10分)
2．晶胞: 能完全反映晶格特征的最小几何单元.
3．间隙固溶体: 溶质原子占据溶剂晶格间隙形成的固溶体.
4．临界晶核: 半径为r的晶胚(r
7．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.
8．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.
9．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.
10． 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.
11． 二次硬化: 高温回火时回火硬度高于淬火硬度的现象.
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G＜0、结构起伏和能量 ΔB 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。 (×) )
分15分，共5每小题(三、作图题．
立方晶系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)2312113]。)()，)b)，六方晶系([，[ (]；1121121421(略)
12.设面心立方晶体中的()为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为111a[10]。 12b的方向并计算出其大小。|b|=√2 a/2 (1)在晶胞中画出柏氏矢量(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)
四、相图分析(共20分)
(1) 就Fe-FeC相图，回答下列问题： 31. 默画出Fe-FeC相图，用相组成物填写相图；(略)
32. 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+FeC?P+FeC Ⅱ33Ⅱ3. 计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。
FeC=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6%
Ⅱ3 FeC=(0.0218-0.00001)/(6.69-0.00001)=0.325% Ⅲ34．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。 w=1.2% , P=92.7%, cFeC=7.3% 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eE线和E点表示的意3义； 6. 分析合金N的平衡结晶过程。
答:1. AeEeA、 BeEeB、 1312CeEeC 23．
点：三元（四相）共晶点。 E．eE线：α与γ的共晶线，23 +γ?α+β?γL?β+γ? L3．N点合金：L?L?
℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，℃比在930五、在8703-52) (10分J/mol,10请计算：mQ/s,=140×10碳在γ铁中的D=2.0×0 γ铁中的扩散系数；(a) 870℃时碳在 (b) 将渗层加深一倍需多长时间？小时的渗层厚℃渗碳10作为渗碳层厚度的量度，则在930(c) 若规定0.3%C 10小时的多少倍？度为870℃渗碳??Dt?)
气体常数R=8.314J/mol·K, 渗层厚度(-122/s ×10 m(a) D=7.98870℃(b) 4倍时间 (c) 1.44倍
六、简答题(每题4分，共20分)
14. 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.
15.简要说明成分过冷的形成及其对固溶体组织形态的影响。
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.
材料科学基础试卷二与答案
