金属学试题及答案
《金属学》内容包括金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理及钢铁材料等部分。以下是由阳光网小编整理关于金属学试题的内容，希望大家喜欢!
金属学试题及答案(一)
一、简述下列概念
1、杂质：一种物质中所夹杂的不纯成分。
2、滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。
3、回复和再结晶：回复是指冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到变形以前的过程。再结晶是指冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使变形强化效应完全消除的过程。
4、脱溶现象：在过饱和固溶体中，呈溶质原子发生偏聚，并沉析出新相的现象。
5、反应扩散：通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶极限而不断形成新相的扩散过程，
二、下列叙述是否正确 每题1分 共20分
1、化学成分、原子集合体的结构以及内部组织是决定金属材料和性能的内在的基本原因。对
2、是否是晶体，实质是其内部原子或分子的组合态是否可以用规则的几何图案来表示。对
3、达到平衡时，任一组元在各相中的化学位相等。对
4、凝固可以在任何液体中无条件的进行。错
5、使晶体发生弹性形变所做的功，完全以弹性能的形式储存于晶体内部。错
6、扩散之所以产生是由于化学位梯度的存在，只是一般情况下，化学位梯度与浓度梯度一致而已。对
7、再结晶是一个畸变晶粒在畸变基体中形核和长大的过程。错
8、孪晶是一种晶体的对称扭折现象。对
9、范性形变，仅使工件的尺寸、形状发生变化。错
10、结构是决定金属材料性能的基本内在因素之一。对
11、晶体点阵或晶胞是表示具体物质的一般晶体结构的。错
12、岁着以及其他条件的不同，固溶体可以通过不同的序列或途径进行脱溶，并可以中途停留在不同的进程上。对
13、相图的平衡要满足两个条件：各相之间都处于综合自由能最低值状态;相界面的曲率半径无限大。对
14、在一定的扩散条件下，脱溶相的粒度有一个大致稳定的平均值。温度越高。这个平均值越大，反则反之。对
15、随着温度升高，晶界切变的程度和速率增加很快。对
16、复相合金变形时要比单相合金产生的内应力大，出现开裂的机会就多，范性也随之下降。对
17、只要扩散系数不等于零，当有一定的浓度梯度时就合产生扩散流量，直到使浓度梯度为零时，物质输送方可停止。对
18、一般金属或合金在常温下扩散系数是相当大的。错
19、二元系在常温下进行反应扩散将不出现两相区。对
20、结晶是物质的相转变、结构转变和化学成分的转变。对
三、回答下列问题
1、简述固溶体在性能方面的特点
答：固溶体是工程金属材料中最主要的使用组织。在一般合金中使用的固溶体有下列一些特点：由于溶入一些合金元素，合金的强度和硬度总是比纯金属的强度、硬度高一些，这也是强人金属的一个方法，叫做固溶强化。通常，极少量合金化时强度变化比较显著。通常钢铁材料通过固溶强化提高的强度水平不超过几十兆帕。固溶体的强度、硬度和其它性能显然是组成元素和含量的函数。通常，间隙固溶的元素在合金中造成的强化要比置换固溶的元素造成的强化大得多。这是由于间隙固溶时原子完全挤在溶剂原子的点阵空隙中，在固溶体中造成显著的应变。
间隙溶质含量比较高的时候会对合金的塑性有损害，使合金的韧性下降。置换溶质在溶解度范围内对合金的塑性没有很大的影响，可以认为对塑性影响不大。
2、为什么晶粒越细屈服强度越高?
答：晶粒大小影响金属强度。晶粒直径d与屈服强度间有着直线关系。因变形在晶粒内运动的位错在晶界其运动被阻，所以晶界大量存在的细晶粒材料，其强度很高。因而晶粒越细屈服强度越高，这种屈服强度与晶粒大小间的关系称霍尔佩琪法则。
3、用位错理论解释加工硬化现象
答：位错又可称为差排，在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
在对材料进行“冷加工”(一般指在绝对温度低于0.3 Tm下对材料进行的机械加工，Tm 为材料熔点的绝对温度)时，其内部的位错密度会因为位错的萌生与增殖机制的激活而升高。随着不同滑移系位错的启动以及位错密度的增大，位错之间的相互交截的情况亦将增加，这将显著提高滑移的阻力，在力学行为上表现为材料“越变形越硬”的现象，该现象称为加工硬化，能显著提高材料的各种性能。
4、为什么在作为结构材料的合金中固溶体总是主体?
答：固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。
溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，而塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。适当控制溶质含量，可明显提高强度和硬度，同时仍能保证足够高的塑性和韧性，所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料，几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法，在工业生产中得以广泛应用的原因。因而，作为结构材料的合金中固溶体总是主体。
5、在时效强化中，第二相的弥散度和质点的大小起到什么作用?
答：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化，这一过程被称为时效强化。
在时效强化中，第二相离子沉淀时，沉淀相在基体中造成应力场，应力场和运动位错之间交互作用使集体强化。第二相的弥散度和质点的大小作用如下：(1)沉淀相的比容越大，强化效果越明显，要使第二相有足够的数量，必须提高机体的过饱和度;(2)第二相质点弥散度越大，强化效果越好，共格第二相比非共格第二相的强化效能大;(3)第二相质点对位错运动的阻力越大，强化效果越好。这是一种重要的强化效应。
金属学试题及答案(二)
一、简述下列概念
1、孪晶：是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面(即特定取向关系)构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为"孪晶"，此公共晶面就称孪晶面。
2、再结晶温度：当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒──再结晶核心。新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化,这一过程称为再结晶。其中开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温度
3、脱溶现象：在过饱和固溶体中，呈溶质原子发生偏聚，并沉析出新相的现象。
4、过冷度：熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。
5、扩散系数：表示固体气或体扩散程度的物理量。扩散系数是指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的固体或气体量。
二、下列叙述是否正确
1、元素在相互作用中都力求使其外层电子结构变得与之相邻的惰性气体元素相似。对
2、空位或间隙原子在每一温度都有一个相应的平衡浓度，温度越高，平衡浓度月低。错
3、一个相的稳定与否，不能单独由这个相相来决定，而取决于共生相的自由能的高低。对
4、结晶过程是一个形核和长大的过程。对
5、晶体成长的条件是：液相中的原子向晶体扩散;晶体的表面牢固的接纳原子。对
6、细化晶粒是提高铸件强度和韧性的重要途径。对
7、单晶体的弹性模量不具有方向性。错
8、螺型位错运动的方向与滑移方向垂直。对
9、面心立方金属很少进行孪生，只有少数金属在极低温度下才发生孪生。对
10、回复过程使点缺陷的密度显著上升。错
11、面心立方和密排六方结构是原子排列最密的结构对
12、任何一个晶面在晶体中总是重复出现的。对
13、凡是在脱溶过程中能GP区或过渡相的合金，都应该是不能够进行时效强化的合金。错
14、脱溶相的半径越小，其自由能越高，它在母相中的固溶度也越大。对
15、在一定条件下，脱溶相所占总体积的分数是一定的。对
16、常温下一般加工成型的过程中晶界的切变是很大的。错
17、在变形后的组织中，每个晶粒内部总是包含着许多细微亚晶，亚晶界纠集着大量的位错对
18、显微偏析是异分结晶中经常出现的一种普遍现象，消除它需要进行扩散退火。对
19、合金的熔点越高，扩散系数对温度的变化越不敏感。错
20、一般金属中常用的强化方法，实际是依靠增加结构缺陷来进行的。对
三、回答下列问题
1、复相合金形变有何特点?
答：复相合金形变的特点一般多晶体，相邻两晶粒间为同成分、同结构、取向不同，以晶界为界;复相合金，相邻两晶粒间可能为成分和/或结构都不同，相邻两晶粒间可能为成分和/以相界为界。
在复相合金的形变过程中，不同种的晶粒之间、每一晶粒的中心与边缘之间，形变差异(不均匀性)更大，内应力中心与边缘之间，形变差异(不均匀性)更大，内应力增大，开裂机会增多，范性下降。第二相为脆性相时，合金的范性受相的相对量的影响：原始裂纹总是易于提前在脆性相一侧，或在相界上产生。受第二相的分布状况影响：粒状均匀分布，影响小;连续膜状(网状)沿晶界分布，影响大;应尽量避免断续沿晶界分布或片层状在晶内分布，影响中。断续沿晶界分布或片层状在晶内分布影响中。
2、说明相图的意义和作用。
答：对于多相体系，相间的相互转化，新相的形成，旧相的消失与温度、压力、组成有关。根据实验数据给出的表示相变规律的各种几何图形称为相图。
意义：从这种几何图形上，可以直观看出多相体系中各种聚集状态和它们所处的条件(温度，压力，组成)。相图就是用来表示材料相的状态和温度及成分关系的'综合图形，其所表示的相的状态是平衡状态。
作用：表达混合材料性质的一种很简便的方式就是相图。二元相图可以看作是标示出两种材料混合物稳定相区域的一种图，这些相区域是组成百分比和温度的函数。相图也可能依赖于气压。
3、解释铸锭的比重偏析，并给出减弱偏析的方法。
答：由于铸锭合金中组元比重的不同所引起的偏析，叫比重偏析。铸件的凝固方向也会影响比重偏析。若铸件的凝固顺序是自下而上，对于初生晶的比重较大的合金而言，其比重较小的低熔点相很容易上浮，会加剧比重偏析;反之，当初生晶体的比重较小时，会减轻比重偏析。
减弱偏析的方法有，如合理控制铸件的凝固方向、控制熔炼工艺使合金成分均匀;尽量缩短液态合金的放置时间、加快冷却速度及等。
4、说明时效强化的机理。
答：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化，这一过程被称为时效。
时效分人工时效和自然时效。室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效，低温加热过程中使合金产生强化的称为人工时效。
在金属基体中加入固溶度随温度降低而降低的合金元素，通过高温固溶淬火处理，形成过饱和固溶体，通过时效，过饱和固溶体分解，合金元素以一定方式析出，弥散分布在基体中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和位错的运动，从而提高提高合金强度。
5、解释上下屈服点的成因。
答：金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力，定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。在拉伸曲线上出现上屈服点、下屈服点和屈服延伸区的现象称为屈服效应。这种效应在变形金属表面上会产生吕德斯带缺陷，因为在外应力作用下，某些地方位错钉扎不牢，它们首先摆脱溶质原子的气团开始运动位错源开动。位错向前运动时，在晶界前受阻堆积，产生很大的应力集中，再迭加上外应力就会使相邻的晶粒内的位错源开动，位错得以继续传播下去，这一过程进行的很快，所以就形成了不均匀的变形区，在金属外观上反映是一种带状的表面粗糙的缺陷。在钢中加入少量的Al,Ti等强氮、碳化物形成元素，它们同C、N结合称化合物把C、N固定住了，使之不能有效的钉扎住位错，因而消除屈服效应现象;或在钢板冲压前进行小量的预变形，使被溶质原子钉扎的位错大部分基本摆脱气团包围，然后加工则不会出现吕德斯带了。
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