第一章材料的结构与组成1、填写出下表中三种典型金属的基本参数2、根据刚性模型，计算体心立方、面心立方及密排六方晶格的致密度。

体心立方：首先在一个晶胞中总共有8*1/8+1=2个原子，这个两个原子的体积为V1=2*4/ 3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。

根据晶胞中的原子分布可知，体心立方密排方向为[111]，从而可以得到4r=a*√3。

根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√3/8=68%。

面心立方：一个胞共有8*1/8+6*1/2=4个原子，这个两个原子的体积为V1=4*4/3πr^3，而晶胞体积为V2=a^3。

面心立方密排方向为[110]，从而有4r=a*√2。

根据上述可以计算其致密度为η=V1/V2=π*√2/6=74%。

密排六方：4/3πr^6/a^3=（4/3πx（a/2）^6)/6x(√3a/4)xc=0.743、晶粒的大小对材料力学性能有哪些影响？用哪些方法可使液态金属结晶后获得细晶粒？晶粒度的大小对金属材料的力学性能有很大影响。

金属材料晶粒越小，其综合力学性能越好，即强度、硬度、塑性、韧性越高。

细化液态金属结晶晶粒的方法：增大过冷度、变质处理、振动或搅拌。

4、什么是过冷度？过冷度和冷却速度有什么关系？金属在实际结晶过程中，从液态必须冷却到理论结晶温度（T0）以下才开始结晶，这种现象称为过冷。

理论结晶温度T0和实际结晶温度T1之差△T，称为过冷度。

金属结晶时的过冷度并不是一个恒定值，而是与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度就越大，金属的实际结晶温度也就越低。

5、实际金属晶体存在哪些缺陷？对材料性能有何影响？晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。

其中点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。

线缺陷包括刃型位错、螺型位错。

面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界、相界。

它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。

第二章材料的力学行为1、说明下列力学性能指标的名称、单位及其含义。

E、Re、Rm、ReL、Rr0.2、R-1、A、Z、αk、HBW、HRC。

2、什么是金属疲劳？疲劳破坏有哪些特点？金属疲劳：指材料，零构件在交变应力作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累计损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。

特点：①疲劳断裂时并没有明显的宏观塑性变形，断裂钱没有预兆，而是突然破坏。

②引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点。

③疲劳破坏的宏观口由两部分组成，即疲劳裂纹的第源地及扩展区（光滑）和最后和最后断裂区（粗糙）3、什么叫位错？什么叫刃型位错？简述滑移的位错理论。

位错：晶位中的线缺陷就是各种类型的位错。

刃型位错：滑移方向与位错线垂直的位错叫刃型位错。

简述滑移的位错理论：由于金属晶体存在一定的局部缺陷——刃型位错和螺旋位错，实际滑移时，所需切应力要比整体滑移所需切应力小。

4、产生冷变形强化的实质是什么？有何实用价值？实质：位错密度的增加作用：①使金属强度增加而塑性下降。

②用一种便宜的经过变形的金属来代替未变形的强度高但价格更贵的金属。

冷变形强化即加工硬化。

随着塑性变形量增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

冷变形强化有一定的适用价值，例如：（1）生产中通过冷轧、冷拔等冷加工工艺来提高钢板或钢丝的强度。

（2）用一种便宜的、经过变形的金属来代替未变形的、强度高但价格更贵的金属。

（3）对不能热处理强化的材料，通过冷变形提高其强度和硬度。

5、晶粒的大小对室温强度和塑性形变有什么影响？为什么？晶粒越小，可提高材料室温强度原因：晶粒细化后可以增加晶界所占百分含量，晶界对位错运动一般有阻碍作用从而加剧变形时的加工硬化效应，同事，均匀细小的晶粒有利于材料的均匀变形晶粒越细，变形抗力越大，晶粒越细，金属的塑性越好。

原因:晶粒的大小决定位错赛积群应力位错源的距离，而这个距离又影响位错的数目n晶粒越大，这个距离就越大，位错开动的时间就越长，n也就越大，n越大应力就越大，滑移就越容易从一个晶粒转移到另一个晶粒。

一定体积，晶粒越细，晶粒数目越多，塑性变形时位向有利的晶粒也越多。

变形能较均匀的分散到各个晶粒上。

从每个晶粒的应力分布来看，细晶粒时晶界的影响局域相对加大。

使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小，这种不均匀性减小了，内应力的分布较均匀，因而金属断裂前能承受的塑性变形量就更大。

6、简述回复、再结晶及晶粒长大的过程。

回复：当变形金属的加热温度不太高时，变形引起的晶格畸变减弱，但此时的晶粒外形尚无变化，位错密度降低很少再结晶：塑性冷变形后的多晶金属进一步加热到足够高的温度，通过新晶核的形成及长大，原来变了形的晶粒将形成新的等轴的无应变的晶粒。

晶粒长大：金属在再结晶温度或再结晶温度以上长时间把稳，新晶粒将开始长大。

经冷变形后的金属加热到再结晶温度时，发生再结晶，新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒，金属的性能也回复到变形前的情况，再变形基体中，中心生成无畸变的新晶粒。

7、用冷拔铜丝制作导线，冷拔之后应该如何处理？为什么？去应力退火（低温退火）原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。

因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低。

第三章二元合金相图及相变1、简述下列名词的区别。

（1）金属与合金。

（2）组织与相。

金属：指元素周期表中的金属元素。

合金：是由两种或两种以上的金属与非金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属性质的物质。

组织：在显微镜下所观察到的晶粒大小，形态和分布叫做显微组织。

相：在金属或合金中，凡成分相同，结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。

2、共晶反应和共析反应有何不同？共晶反应是指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。

共析反应是由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。

不同点是共晶反应是一种液相在恒温下生成两种固相的反应，共析反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应。

3、已知二元合金的共晶反应表达式为L（wB=70%）→恒温α（wB=10%）+β（wB=95%）求（1）成分为wA=65%与wB=35%的合金结晶后①初晶α与共晶体（α+β）的相对质量②α和β的相对质量如果共晶反应后初晶β和共晶（α+β）各占一半，问该合金的成分是多少？（1）成分为WA=65%与WB=35%的合金结晶后①初晶α与共晶体（α+β）的相对质量；②α相和β相的相对质量。

①Wα% =（70-35）/（70-10）% =58%W（α+β）% =（100-58）% =42%②Wα% =（95-35）/（95-10）% =71%Wβ% =（100-71）% =29%（2）如果共晶反应后初晶β和共晶（α+β）各占一半，问该合金的成分是多少？设：该合金属于过共晶，设合金成分为X.Wβ/W（α+β）% = 1 =（95-X）/（X-70）%2X=165% X=82.5%4、简述钢完全奥氏体化过程中组织的变化1、奥氏体的形核2、奥氏体的长大3、残余碳化物的溶解4、奥氏体的均匀化形核：将珠光体加热到AC1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核。

奥氏体晶核长大：奥氏体形核后，由于奥氏体晶核与铁素体和渗碳体接触处含碳量不同，晶核内出现碳浓度梯度，碳原子由高浓度向低浓度扩散，使相界面逐渐向铁素体和渗碳体方向推移而长大。

残余渗碳体溶解：当奥氏体完全形成后，低碳的铁素体消失，随着保温时间延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分奥氏体成分均匀化：刚形成的奥氏体成分需要保温一段时间通过碳原子的扩散达到成分均匀第四章材料的改性1、工艺热处理的目的是什么？退火的目的：1.降低硬度,便于工件易切削；2.改善材料的组织及机械性能；3.改善组织结构,为以后的淬火做好准备；4.消除内应力；5.得到细小的结晶。

正火后其强度和硬度较退火的高一些，塑性稍低，使珠光体数量增加，改善组织保证得到较高的机械性能，由于在空气中冷却，生产率高。

淬火的目的：1.增加钢制工件的硬度及耐磨性；2.通过淬火和随后的中温或高温回火能使工件获得良好的综合性能.。

回火的目的：减少或消除工件在淬火时造成的内应力，提高塑性和韧性，以得到工件在使用时所要求的和可能达到的机械性能。

2、马氏体与贝氏体转变有哪些异同点？（１）二者转变都有一个转变温度区，马氏体转变对应于Ms~Mf，贝氏体转变与Bs~Bf点。

（２）贝氏体转变可等温进行，而钢中马氏体转变是非恒温性的，即马氏体转变是在不断降温的条件下才能进行。

由此可见，马氏体转变量是温度的函数，而与等温时间无关。

（３）马氏体转变只有点阵改组而无成分的改变，如钢中的奥氏体转变为马氏体时，只是点阵由面心立方通过共格切变改组成体心立方（或体心正方），因而马氏体的成分与奥氏体成分完全一样。

这种母相（奥氏体）以均匀切变方式转变为新相（马氏体）的转变称为无扩散型相变—现在各种合金中广泛地叫做马氏体转变。

此时钢中的铁、碳原子均无扩散，而贝氏体转变只有碳原子的扩散，而无铁原子和合金元素的扩散。

这种中温转变包含着两种不同机制的转变，贝氏体为两相混合物组织，而马氏体是单相组织。

（４）贝氏体中铁素体在形成时，与马氏体转变一样，在抛光面上均引起浮凸。

所不同的马氏体浮凸呈“N”形，而贝氏体中铁素体的浮凸呈“V”形或“A”形。

贝氏体的晶体学特征，其中包括位向关系与惯习面等与马氏体接近。

（５）二者转变均存在不完全性，即转变不能进行到终了。

马氏体转变还具有可逆性，即快速反向加热不到Ａ1点发生逆转变3、珠光体、贝氏体和马氏体的组织和性能有什么区别？马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。

板条状马氏体是低碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁系合金的典型组织。

片状马氏体则常见于高，中碳钢；高的强度和硬度是马氏体的主要特征之一，同时，片状马氏体脆性也比较高。

贝氏体是钢中过冷奥氏体的中温(Ms～550℃)转变产物，α-Fe和Fe3C 的复相组织。

温度偏高区域转变产物叫上贝氏体，外观形貌似羽毛状，冲击韧性较差。

偏低温度区域转变产物叫下贝氏体（Ms～350℃）。

其冲击韧性较好。

珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。

其有珍珠般的光泽。

其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。

强韧性较好。

4、马氏体为什么要回火，回火后性能发生什么变化？通过回火之后可以析出一部分碳，缓解晶格畸变而产生的脆性，从而消除内应力。

①高温体淬火后得到马氏体，其硬度很高，但也很脆，工作中容易断裂。