东北大学22春《材料科学导论》综合作业一答案参考45

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1、东北大学22春材料科学导论综合作业一答案参考1. 零件在外力作用下形状和尺寸发生的改变称为( )。A强度B塑性C硬度D变形零件在外力作用下形状和尺寸发生的改变称为( )。A强度B塑性C硬度D变形正确答案：D2. 为使65钢得到回火托氏体，应进行( )。 A淬火+中温回火 B淬火+高温回火C淬火+低温回火D直接油冷为使65钢得到回火托氏体，应进行()。A淬火+中温回火B淬火+高温回火C淬火+低温回火D直接油冷A3. 含碳质量分数C=0.3%及C=1.2%的5mm碳钢试样，都经过860加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及含碳质量分数C=0.3%及C=1.2%的5mm碳钢试样，都经过8

2、60加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分?若将两种钢在860加热淬火后，将试样进行回火，则回火过程中组织结构会如何变化?860加热，两种钢均在单相区(见Fe-Fe3C相图)，淬火后均为M，C=1.2%的碳钢中有一定量的残余奥氏体。 C=0.3%的碳钢，其马氏体成分为C=0.3%，形态为板条状，精细结构为位错。 C=1.2%的碳钢，其马氏体成分为C=1.2%，形态为针状，精细结构为孪晶。 C=0.3%的碳钢，在200以下回火时，组织形态变化较小，硬度变化也不大。但碳原子向位错线附近偏聚倾向增大。当回火温度高于250时，渗碳体在板条间或沿位错线析出，使强度、塑性降低；当回火温度达

3、300400时，析出片状或条状渗碳体，硬度、强度显著降低，塑性开始增高，当400700回火时，发生碳化物的聚集、长大和球化及相的回复、再结晶。此时，硬度、强度逐渐降低，塑性逐渐增高。 C=1.2%的碳钢，低于100回火时，碳原子形成富碳区；100200回火时，析出大量细小碳化物，因此，硬度稍有提高；200300回火时，残留奥氏体转变为回火马氏体(或贝氏体)使硬度升高，但同时，马氏体的硬度降低，因此，总体上硬度变化不大；高于300回火时，碳化物继续析出，随后便是碳化物长大及球化，而相发生回复、再结晶，使硬度降低，韧性增高。 4. 淬火的主要目的是为了获得马氏体，提高钢的_和_。淬火的主要目的是为

4、了获得马氏体，提高钢的_和_。正确答案：强度 硬度强度硬度5. 价格的重要性是明显的。价格是制约使用( )的主要因素。实际应用中往往是舍弃部分性能面迁就价格。A.昂贵材料B.高性能材料C.金属材料D.航空材料参考答案：B6. 氩弧焊主要适合于低碳钢的焊接。( )氩弧焊主要适合于低碳钢的焊接。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：7. 钢的淬硬性主要取决于( )。 A含碳量 B冷却速度 C合金元素含量钢的淬硬性主要取决于()。A含碳量B冷却速度C合金元素含量A8. 面心立方金属孪生的和都是111，在一个特定的111)面，例如(111)面有几种产生孪晶的方法，写出它们的的方向指面心立方金属孪生的

5、和都是111，在一个特定的111)面，例如(111)面有几种产生孪晶的方法，写出它们的的方向指数。解面心立方金属孪生的孪生方向是(112)方向，必在面上。如果在(111)面上发生孪晶，根据晶带定律，在(111)面上的是112、121和211三种。9. 近年来红外技术的飞速发展，涌现出许多新型红外材料和器件。红外滤光材料要求在光谱的( )，具有最大的积分透射系数。此外，光谱透射曲线的前部越陡越好。A.紫外线区B.超紫外线区C.红外区域内D.可见光区参考答案：C10. 插齿刀是加工齿轮的刀具，形状复杂，要求具有足够的硬度(6364HRC)和热硬性，选用W18C14V制造，要求如下。插齿刀是加工齿轮

6、的刀具，形状复杂，要求具有足够的硬度(6364HRC)和热硬性，选用W18C14V制造，要求如下。锻坯退火机械加工淬火+3次回火磨削加工蒸汽处理。$锻造成形，打碎粗大碳化物并使其均匀。 退火降低硬度、均匀组织，改善切削加工性能。 淬火获得M，提高工件的硬度和耐磨性； 回火消除淬火内应力，尽量减小AR量； 蒸汽处理提高工件表面的耐磨性。$12601280加热，分级淬火；560回火3次；M回+K粒状+少量AR。 11. LY12的( )。 A耐蚀性好 B铸造性能好 C时效强化效果好 D压力加工性好LY12的()。A耐蚀性好B铸造性能好C时效强化效果好D压力加工性好C12. 估计fcc结构以111、

7、100和110作表面在OK的表面能。设升华热为Ls(J/mol)，点阵常数为a。估计fcc结构以111、100和110作表面在OK的表面能。设升华热为Ls(J/mol)，点阵常数为a。升华热相当于把晶体所有结合键断开的能量，现忽略次近邻键，认为升华热只由最近邻键所贡献。设为平均键能，每摩尔有(阿伏伽德罗常数)个原子，fcc结构的配位数为12，最近邻键对数是12/2，所以 晶体表面能的公式是 fcc结构中每个晶胞含4个原子，所以原子体积。 对于111)为表面，单位法线矢量，它割断最近邻的键矢量为。故表面能为 对于110为表面，单位法线矢量，它割断最近邻的键矢量为，因为(110)面的面间距为穿过两

8、个(110)面，所以对于110方向的键矢量为110。表面能为 对于lOO为表面，单位法线矢量n=100，它割断最近邻的键矢量为101、011、011和011。故表面能为 另外，我们可以用简单的比较直观的方法计算。 对于111为表面，在图(b)所表示的面积中，共含2个原子(顶角的原子只有1/6属于这块面积，边上的原子有1/2属于这块面积)。每个原子在空间有12个最近邻，但在(111)面上，每个原子和相邻的(111)面只有3个最近邻(图a中3个深色的原子)，即以(111)面为表面，每个原子切断3个最近邻键。而图(b)所表为：的面积的大小为，所以表面能为 对于110为表面，在图(b)所表示的面积中，

9、共含2个原子(顶角的原子只有1/4属于这块面积，边上的原子有1/2属于这块面积)。在(110)面上，每个原子和最近邻层的(110)面有4个最近邻和次近邻层有1个最近邻(图a中5个深色的原子)，即以(110)面为表面，每个原子切断5个最近邻键。图(b)所表示的面积的大小为，所以表面能为 对于100为表面，在图(b)所表示的面积中，共含2个原子(顶角的原F只 有1/4属于这块面积)。在(001)面上，每个原子和最近邻层的(001)面有4个最近邻(图a中4个深色的原子)，即以(001)面为表面，每个原子切断4个最近邻键。图(a)所表示的面积的大小为，所以表面能为 后面的计算和前面的计算所得结果是相同

10、的。 13. 螺杆压出机的开发与应用使橡胶压出生产效率及自动化程度大大提高它可将大块的橡胶料不断地喂进压出机，并被压制成为半成品形状。( )A.错误B.正确参考答案：A14. 铁素体具有良好的塑性、韧性，较低的强度和硬度。铁素体具有良好的塑性、韧性，较低的强度和硬度。此题为判断题(对，错)。正确答案：15. 热固性塑料经加热成形，冷却硬化后，此物质即使再加热也不会软化。( )热固性塑料经加热成形，冷却硬化后，此物质即使再加热也不会软化。()正确16. 为了处理成分复杂的难选矿石，还有可以与机械选矿法联合使用的化学选矿方法，即采用( )处理。A.草酸盐酸B.盐酸C.硫酸D.上述所有参考答案：D1

11、7. 铝合金人工时效比自然时效所获硬度高、且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。( )铝合金人工时效比自然时效所获硬度高、且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。()正确18. 纯铁在1000时为( )晶格A体心立方B面心立方C密排六方D斜方纯铁在1000时为( )晶格A体心立方B面心立方C密排六方D斜方正确答案：B19. 认识矿物的产状有助于了解矿物的成因和富集过程，不但有利于地质找矿，而且对工程技术人员来说，冶炼一种金属后被废弃的炉渣，可能是另一种与之共生的金属或非金属的富集矿。( )A.错误B.正确参考答案：B20. 求含碳质量分数小于等于0.02%的铁碳合金在室温下的各组织的含量。求

12、含碳质量分数小于等于0.02%的铁碳合金在室温下的各组织的含量。含碳质量分数为0.02%铁碳合金室温下的组织为F+Fe3C F=(6.69-0.02)/(6.69-0.008)100% Fe3C=(0.02-0.008)/(6.69-0.008)100% 21. 与金属和陶瓷相比，高聚物的强度和弹性模量( )。 A比金属低，比陶瓷高 B比陶瓷低，比金属高 C均低于陶瓷与金属和陶瓷相比，高聚物的强度和弹性模量()。A比金属低，比陶瓷高B比陶瓷低，比金属高C均低于陶瓷和金属C22. 冷处理的目的是_，此时发生的残余奥氏体的转变产物为_。冷处理的目的是_，此时发生的残余奥氏体的转变产物为_。减少AR

13、$M23. A-B二元系固态在液态和固态均完全互溶(a相)，并存在溶解度间隙。溶解度间隙的最高临界温度=800K。在550K以及BA-B二元系固态在液态和固态均完全互溶(a相)，并存在溶解度间隙。溶解度间隙的最高临界温度=800K。在550K以及B的摩尔分数=0.4时，自由能一成分曲线的二阶导数，测得在该成分下。若调幅分解的=100nm，问以多大的冷却速度从高温850K冷却下来才可以避免在550K发生调幅分解?解因为调幅分解的=100nm，调幅分解所需的扩散距离就是100nm/2=50nm。根据估计扩散距离x和所需的时间t的关系，其中是互扩散系数，它等于 扩散距离为50nm所需时间为 若从80

14、0K冷却到550K的时间小于173.6s就没有足够的时间发生调幅分解，故冷却速度v应大于 上面的分析是过低估计的，因为采用的是550K的扩散系数，而冷却是从800K到550K，整个过程的扩散都比550K时快。 24. 用低碳钢制造在工作中受较大冲击截荷和表面磨损较大的零件，应该( )。 A采用表面淬火处 B采用渗碳处 C用低碳钢制造在工作中受较大冲击截荷和表面磨损较大的零件，应该()。A采用表面淬火处B采用渗碳处 C采用氮化处理B25. 常用于制造轧钢机机架、轴承座、缸体、箱体的材料是( )。AHT300BQT700-2CZG270500DHT100常用于制造轧钢机机架、轴承座、缸体、箱体的材

15、料是( )。AHT300BQT700-2CZG270500DHT100正确答案：C26. (2004年高考题)常用铸铁中，_铸铁常被选用来制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁、中小型零件。(2004年高考题)常用铸铁中，_铸铁常被选用来制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁、中小型零件。正确答案：可锻可锻27. 钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自( )、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。A.工业B.农业C.材料加工行业D.采掘工业参考答案：D28. 一般在室温下，细晶粒金属具有较高的_；对于中、小型铸件，若要细化晶粒

16、宜采用_的方法。一般在室温下，细晶粒金属具有较高的_；对于中、小型铸件，若要细化晶粒宜采用_的方法。正确答案：强度和硬度增加过冷度强度和硬度增加过冷度29. 淬火钢件回火过程中包括哪些转变过程?淬火钢件回火过程中包括哪些转变过程?(1)马氏体中碳的偏聚； (2)马氏体的分解； (3)残余奥氏体的转变； (4)碳化物的转变； (5)渗碳体的聚集长大和a相的回复和再结晶。 30. 纯金属的结晶与同素异构转变都有一个恒温的过程。纯金属的结晶与同素异构转变都有一个恒温的过程。此题为判断题(对，错)。正确答案：31. 可靠性是与性能紧密联系在一起的，高性能的材料如果可靠性不高就等于低性能。缺少可靠性自然

17、也就谈不上其他因素。( )A.错误B.正确参考答案：B32. 不同的应用场合、不同的包装物，对包装材料的力学性能要求是一样的。( )A.错误B.正确参考答案：A33. 高分子材料的断裂韧性普遍较低，只有用玻璃纤维增强的塑料才有较高的断裂韧性。( )A.错误B.正确参考答案：B34. 合金元素对回火转变有何影响?合金元素对回火转变有何影响?(1)产生二次硬化：由于合金元素的扩散慢并阻碍碳的扩散，还阻碍碳化物的聚集和长大，因而合金钢中的碳化物在较高的回火温度时，仍能保持均匀弥散分布的细小碳化物的颗粒。强碳化物形成元素如Cr，W，Mo，V等，在质量分数较高及在一定回火温度下，还将沉淀析出各自的特殊碳

18、化物，如Mo2C，W2C，VC等，析出的碳化物高度弥散分布在马氏体基体上，并与马氏体保持共格关系，阻碍位错运动，使钢的硬度反而有所提高，这就形成了二次硬化。钢的硬度不仅不降低，反而再次提高。 (2)提高淬火钢的回火稳定性：由于合金元素阻碍马氏体分解和碳化物聚集长大过程，使回火的硬度降低过程变缓，从而提高了钢的回火稳定性。由于合金钢的回火稳定性比碳钢高，若要得到相同的回火硬度，则合金钢的回火温度就比含碳质量分数相同的碳钢要高，回火时间也长。而当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度都比碳钢的高。 (3)回火时产生第二类回火脆性：在合金钢中，除了有低温回火脆性外，在含有Cr，Ni，Mn等元素的钢中，在

19、550650回火后，又出现了冲击值的降低，称为高温回火脆性或第二类回火脆性。此高温回火脆性为可逆回火脆性，或第二类回火脆性，产生这类回火脆性的原因，一般认为是由于锡、磷、锑、砷等有害元素沿奥氏体晶界偏聚，减弱了晶界上原子间的结合力。 35. 为什么液态金属在理论结晶温度不能结晶，而必须在一定的过冷条件下才能进行呢?为什么液态金属在理论结晶温度不能结晶，而必须在一定的过冷条件下才能进行呢?热力学第二定律指出：在等温等压条件下，物质系统总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变，如果液相的自由能比固相的自由能低，那么金属将自发地从固相转变为液相，即金属发生熔化；如果液相的自由能高于固相的自

20、由能，那么液相将自发地转变为固相，即金属发生结晶，从而使系统的自由能降低，处于更稳定的状态；液相金属和固相金属的自由能之差构成了金属结晶的驱动力；过冷度越大，液、固两相自由能的差值越大，即相变驱动力越大，结晶速度越快。36. 现代工业上习惯把金属分为黑色金属和有色金属两大类，除( )三种金属属于黑色金属之外，其余的所有金属都属于有色金属。A.铁B.锰C.铬D.钒参考答案：ABC37. 调质就是_与_相结合的热处理工艺。调质就是_与_相结合的热处理工艺。正确答案：淬火 高温回火淬火高温回火38. 常用45钢制造机械零件，这是因为其( )。A属于中碳钢B具有良好的综合力学性能C具有良好的硬度常用4

21、5钢制造机械零件，这是因为其( )。A属于中碳钢B具有良好的综合力学性能C具有良好的硬度和强度D价格便宜正确答案：B39. 晶体是原子，或离子，或分子在三维空间按照一定规律呈现_排列的固体。晶体是原子，或离子，或分子在三维空间按照一定规律呈现_排列的固体。周期性40. 与碳素钢相比，在相同回火温度下，合金钢比相同含碳的碳素钢具有更高的_和强度。与碳素钢相比，在相同回火温度下，合金钢比相同含碳的碳素钢具有更高的_和强度。正确答案：硬度硬度41. 在FeFe3C相图中，GS线也称为Acm线。( )在FeFe3C相图中，GS线也称为Acm线。()错误在FeFe3C相图中，GS线也称为A3线。42.

22、钢中加入合金元素可提高其强度，合金强化的途径一般有_、钢中加入合金元素可提高其强度，合金强化的途径一般有_、正确答案：固溶强化第二相强化细晶强化；固溶强化,第二相强化,细晶强化；43. 初步研究认为，水热条件下(高温高压)可以( )促进水解反应，有利于原子、离子的再分配和重结晶等，因此具有很广泛的实用价值。相据水热反应类型的不同，还可以分为水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶等。A.加速水溶液中的离子反应B.加快沉淀速度C.加快溶液流动D.以上皆正确参考答案：A44. 铸铁不能进行热处理。( )铸铁不能进行热处理。()错误45. 轧制板材时，设弹性变形量从表面到中心是线性

23、的。压下量不大时，表面仍处在弹性范围，画出加载后和卸载后从表轧制板材时，设弹性变形量从表面到中心是线性的。压下量不大时，表面仍处在弹性范围，画出加载后和卸载后从表面到中心的应力分布；表面发生了塑性形变，但中心仍处于弹性范围，画出加载后和卸载后从表面到中心的应力分布。解当压下量不大时，表面仍处在弹性范围时，因表面变形量最大，所以整个板处于弹性范围，加载时，应力与应变正比，所以应力从表面到中心亦呈线性分布，如图(a)所示。卸载后，弹性应变完全回复，板内无应力存在。 当表面发生了塑性形变但中心仍处于弹性范围时，表面层已屈服，它的应力与应变关系不再符合虎克定律，所以表层应力的斜率降低，如图(b)所示；

24、卸载后，表层的塑性形变不能回复，内部的弹性变形要回复，因此，表层受内部收缩而产生压应力，因表层留下的永久变形不能回复而使内部产生拉伸应力，这些残余应力的分布如图(c)所示。 46. 俗称的万能胶一般是指氯丁橡胶胶粘剂。( )俗称的万能胶一般是指氯丁橡胶胶粘剂。()错误47. 简述晶体长大机制和界面形态。简述晶体长大机制和界面形态。长大机制有两种：(1)二维晶核长大机制，(2)螺型位错长大机制。 晶体生长的界面形态：(1)正温度梯度下以平面状态的长大形态，(2)负温度梯度下以树枝状长大。 48. 汽车传动轴在工作过程中所受到的载荷是( )。A弯曲载荷B压缩载荷C拉伸载荷D扭转载荷汽车传动轴在工作

25、过程中所受到的载荷是( )。A弯曲载荷B压缩载荷C拉伸载荷D扭转载荷正确答案：D49. 加工硬化在金属加工中有什么利弊?加工硬化在金属加工中有什么利弊?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。如冷拉钢丝拉过模孔的部分，由于发生了加工硬化，不再继续变形而使变形转移到尚未拉过模孔的部分，这样钢丝才可以继续通过模孔而成形。50. 下面关于回火脆性的论述，( )不正确。A300左

26、右产生回火脆性称为第一类回火脆性B400550产生下面关于回火脆性的论述，( )不正确。A300左右产生回火脆性称为第一类回火脆性B400550产生回火脆性称为第二类回火脆性C第一类回火脆性是由于薄片碳化物析出引起的D回火脆性均无法消除正确答案：D51. 过冷奥氏体是( )温度以下存在，尚未转变的奥氏体。AMsBMrCA1D共晶过冷奥氏体是( )温度以下存在，尚未转变的奥氏体。AMsBMrCA1D共晶正确答案：C52. 低于912时，金属铁具有的晶格类型是( )。A密排六方晶格B体心立方晶格C面心立方晶格D斜方晶低于912时，金属铁具有的晶格类型是( )。A密排六方晶格B体心立方晶格C面心立方

27、晶格D斜方晶格正确答案：B53. 在铁碳合金线图中，ECF线是共析转变线。在铁碳合金线图中，ECF线是共析转变线。此题为判断题(对，错)。正确答案：54. 液态金属只要过冷到其熔点以下就会发生结晶。液态金属只要过冷到其熔点以下就会发生结晶。错误液态金属只有过冷到其熔点以下的一定温度才会发生结晶。55. 小亚细亚的赫梯人约在公元前1000年开始了人工炼铁。( )A.错误B.正确参考答案：A56. 钢60Si2Mn中的平均含碳量为_，属于_钢。钢60Si2Mn中的平均含碳量为_，属于_钢。正确答案：060 合金弹簧钢60合金弹簧钢57. 20CrMnTi是常见的_钢，其平均含碳量为_。20CrMnTi是常见的_钢，其平均含碳量为_。正确答案：合金渗碳钢 020合金渗碳钢02058. 用LYll板料制造零件，可以采用( )方法改善零件强度。A淬火+低温回火B淬火+自然时效C冷变形用LYll板料制造零件，可以采用( )方法改善零件强度。A淬火+低温回火B淬火+自然时效C冷变形强化D变质处理正确答案：B59. 相图是表达_之间的关系的图形。相图是表达_之间的关系的图形。正确答案：成分、温度和相；成分、温度和相；60. 为使45钢工件具备良好的综合力学性能，通常应在粗机械加工后进行调质处理。( )为使45钢工件具备良好的综合力学性能，通常应在粗机械加工后进行调质处理。()正确