一、名词解释（每小题2分，共14分）
1. 结构起伏：短程有序的原子集团就是这样处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态之中仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样，这种不断变化着的短程有序的原子集团称为结构起伏。

2. 非自发形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非自发形核。

3. 相：相是指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互分开的组成部分。

4. 柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近偏聚的溶质原子好像形成一个溶质原子“气团”，成为“柯氏气团”
5. 选择结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相的化学成分不同的结晶称为选择结晶。

6. 形变强化：在塑形变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形过程的增加，金属的强度、硬度增加，而塑形、韧性下降，这一现象称为形变强化。

7. 晶胞：晶格中能够完全反应晶格特征的最小几何单元。

二、选择题
1.下列元素中能够扩大奥氏体相区的是（ d ）。

A W
B Mo
C Cr
D Ni
2.属于强碳化物形成元素的是（ c ）。

A W，Mo, Cr
B Mn, Fe, Ni
C Zr, Ti, Nb
D Si, Be, Co
3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（ a ）。

A Co
B Cr
C Mo
D Mn
4.调质钢中通常加入（ c ）元素来抑制第二类回火脆性。

A Cr
B Ni
C Mo
D V
5. 下列钢种属于高合金钢的是（ d ）
A 40Cr
B 20CrMnTi
C GCr15
D W18Cr4V
6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（ b ）
A V、Cr、S
B Al、Ni、Si
C W、Mn、P
D Mg、B、Cu
7. 选出适合制作热作模具的材质（ d ）
A 20CrMnTi
B Cr12
C 2Cr13
D 5CrNiMo
三、填空
1. 铸锭组织的三个典型区域是（表层细晶粒区）、（内部柱状晶区）和（中心等轴晶区）。

2．金属热加工与冷加工的界限是再结晶温度）。

3．滚动轴承钢GCr15的最终热处理工艺是（淬火加低温回火）使用状态下的组织是（M+A’+颗粒状碳化物）。

4．45钢加热到（ Ac3 ）以上30~50℃，经保温后快速冷却的操作是淬火，T10钢加热到（ Ac1 ）以上30~50℃，经保温后快速冷却的操作是淬火。

5．弹簧钢淬火后应采用（中）温回火，渗碳钢淬火后应采用（低）温回火。

6. ZGMn13属于（耐磨）钢，其中Mn的含量约为（13%），Mn在钢中的作用
是（室温下形成奥氏体组织），该种钢的热处理采用（水韧处理）。

7. 若要减少高碳钢淬火后过多的残余奥氏体可采用（深冷处理）和（多次回火）的方法。

8. 扩散的驱动力是（化学位梯度）
9. 回复和再结晶的驱动力是（冷加工过程中储存的变形能）；晶粒长大的驱动力是（表面能的降低）。

10. 马氏体高强度高硬度的原因主要包括碳原子的（固溶）强化和相变过程产生的（组织细化）。

11. 为防止不锈钢的晶间腐蚀可在钢中添加（Nb、Ti、V）元素。

12. 面心立方晶格的滑移系是（{111} ×<110> ），体心立方晶格的滑移系是（{110}×
<111>）。

四、判断题
1．没有经过冷加工变形的金属，不会发生回复与再结晶。

（对）
2．金属中的位错密度越大，金属的强度越高；反之金属强度越低。

（错）
3．钢中含碳量越高，加热时奥氏体的形成越快。

（对）
4. 过共析钢的淬火加热温度一般为Accm+30~50℃,淬火组织为马氏体和粒状二次渗碳体
（错）
5．在碳钢中，共析钢的淬透性高于亚共析钢和过共析钢。

（对）
6．马氏体的含碳量和相应奥氏体的含碳量相同。

（对）
7．金属铸件可以通过冷塑性变形和再结晶退火来细化晶粒。

（错）
8．渗碳零件表面为过共析组织，心部为亚共析组织。

（对）
9．板条状马氏体主要存在于高碳钢的淬火组织中。

（错）
10．合金元素Ti、V、W、Ni、Mn、P均能抑制高温奥氏体晶粒长大。

（错）
五、简答题
1. 为什么细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好？
金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错运动的障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高，因而强度高；
晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多，变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。

在断裂前消耗的功大，因而韧性也好。

2. 分析金属强度与位错密度之间有何关系？
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金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。

减少或增加位错密度都可以提高金属的强度
3．室温下如果将一钎焊焊丝反复弯曲数次，会发现它仍旧很软。

而对一铜丝也作同样弯曲就会明显变硬，以至经过几次之后就不能用手弯曲了。

为什么？
室温下钎焊焊丝的变形属于热加工，铜丝的变形属于冷加工。

冷加工过程中随变形量增加, 金属的晶格中的位错密度增加，由于位错之间的交互作用(交割、缠结)，位错运动受阻，金属变形抗力增加，产生加工硬化，因而越来越硬。

热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。

4．分别写出下图中1、2晶面的晶面指数以及3、4晶向的晶向指数。

5. 什么是高速钢的二次硬化现象？高速钢多次回火的目的是什么？
室温下钎焊焊丝的变形属于热加工，铜丝的变形属于冷加工。

冷加工过程中随变形量增加, 金属的晶格中的位错密度增加，由于位错之间的交互作用(交割、缠结)，位错运动受阻，金属变形抗力增加，产生加工硬化，因而越来越硬。

热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。

六、分析题
1. 什么是过冷度，试从热力学条件和结构条件两方面分析在结晶时为什么会出现过冷现象？Page32
热力学第二定律指出：在等温等压条件下，物质系统总是自发的从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。

对于结晶过程而言，结晶能否发生取决于固相的自由能是否低于液相的自由能。

在交点温度（Tm ）两相自由能相等，即GL=GS平衡共存；当T<Tm时：液、固两相的自由能差值就是液相转变为固相（L→S）的驱动力。

过冷度越大，液态和固态的自由能差值越大，相变驱动力越大，凝固过程加快。

因此，从热力学的角度分析：金属的结晶需要一定的过冷度。

2．已知金属A（熔点600℃）与金属B（熔点500℃）在液态无限互溶，在固态300℃时A溶于B形成固溶体β的最大溶解度30%，室温时溶解度为10%，300℃时B溶于A中形成固溶体α的最大溶解度是15%，室温时溶解度为5%；在300℃时，含60%B的液态合金发生共晶反应，要求：（1）作出A-B合金相图
（2）求含50%B的合金共晶反应结束时，初晶α与共晶（α+β）的质量百分数；室温时，α相和β相的质量百分数。

3. 将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：若以图示的V1、V2、V3、V4、V5、V6和V7的
速度冷却，各得到什么组织？
V1: M+A’
V2: M+A’
V3: T+M+A’
V4: S
V5: B下
V6:P
V7: P
4. 用40Cr制造一机器零件，要求其具有良好的耐磨性，试制定其加工工艺路线，并说明每步热处理工艺的作用。

下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火→装配
心部：S回
表层：M+A’+颗粒状碳化物。