金屬學試題及答案
《金屬學》內容包括金屬的性能、金屬學基礎知識、鋼的熱處理及鋼鐵材料等部分。以下是由陽光網小編整理關于金屬學試題的內容，希望大家喜歡!
金屬學試題及答案(一)
一、簡述下列概念
1、雜質：一種物質中所夾雜的不純成分。
2、滑移：是指在切應力的作用下，晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對于另一部分發生相對移動的一種運動狀態。
3、回復和再結晶：回復是指冷變形金屬在低溫加熱時，其顯微組織無可見變化，但其物理、力學性能卻部分恢復到變形以前的過程。再結晶是指冷變形金屬被加熱到適當溫度時，在變形組織內部新的無畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒，而使變形強化效應完全消除的過程。
4、脫溶現象：在過飽和固溶體中，呈溶質原子發生偏聚，并沉析出新相的現象。
5、反應擴散：通過擴散使固溶體內的溶質組元超過固溶極限而不斷形成新相的擴散過程，
二、下列敘述是否正確 每題1分 共20分
1、化學成分、原子集合體的結構以及內部組織是決定金屬材料和性能的內在的基本原因。對
2、是否是晶體，實質是其內部原子或分子的組合態是否可以用規則的幾何圖案來表示。對
3、達到平衡時，任一組元在各相中的化學位相等。對
4、凝固可以在任何液體中無條件的進行。錯
5、使晶體發生彈性形變所做的功，完全以彈性能的形式儲存于晶體內部。錯
6、擴散之所以產生是由于化學位梯度的存在，只是一般情況下，化學位梯度與濃度梯度一致而已。對
7、再結晶是一個畸變晶粒在畸變基體中形核和長大的過程。錯
8、孿晶是一種晶體的對稱扭折現象。對
9、范性形變，僅使工件的尺寸、形狀發生變化。錯
10、結構是決定金屬材料性能的基本內在因素之一。對
11、晶體點陣或晶胞是表示具體物質的一般晶體結構的。錯
12、歲著以及其他條件的不同，固溶體可以通過不同的序列或途徑進行脫溶，并可以中途停留在不同的進程上。對
13、相圖的平衡要滿足兩個條件：各相之間都處于綜合自由能最低值狀態;相界面的曲率半徑無限大。對
14、在一定的擴散條件下，脫溶相的粒度有一個大致穩定的平均值。溫度越高。這個平均值越大，反則反之。對
15、隨著溫度升高，晶界切變的程度和速率增加很快。對
16、復相合金變形時要比單相合金產生的內應力大，出現開裂的機會就多，范性也隨之下降。對
17、只要擴散系數不等于零，當有一定的濃度梯度時就合產生擴散流量，直到使濃度梯度為零時，物質輸送方可停止。對
18、一般金屬或合金在常溫下擴散系數是相當大的。錯
19、二元系在常溫下進行反應擴散將不出現兩相區。對
20、結晶是物質的相轉變、結構轉變和化學成分的轉變。對
三、回答下列問題
1、簡述固溶體在性能方面的特點
答：固溶體是工程金屬材料中最主要的使用組織。在一般合金中使用的固溶體有下列一些特點：由于溶入一些合金元素，合金的強度和硬度總是比純金屬的強度、硬度高一些，這也是強人金屬的一個方法，叫做固溶強化。通常，極少量合金化時強度變化比較顯著。通常鋼鐵材料通過固溶強化提高的強度水平不超過幾十兆帕。固溶體的強度、硬度和其它性能顯然是組成元素和含量的函數。通常，間隙固溶的元素在合金中造成的強化要比置換固溶的元素造成的強化大得多。這是由于間隙固溶時原子完全擠在溶劑原子的點陣空隙中，在固溶體中造成顯著的應變。
間隙溶質含量比較高的時候會對合金的塑性有損害，使合金的韌性下降。置換溶質在溶解度范圍內對合金的塑性沒有很大的影響，可以認為對塑性影響不大。
2、為什么晶粒越細屈服強度越高?
答：晶粒大小影響金屬強度。晶粒直徑d與屈服強度間有著直線關系。因變形在晶粒內運動的位錯在晶界其運動被阻，所以晶界大量存在的細晶粒材料，其強度很高。因而晶粒越細屈服強度越高，這種屈服強度與晶粒大小間的關系稱霍爾佩琪法則。
3、用位錯理論解釋加工硬化現象
答：位錯又可稱為差排，在材料科學中，指晶體材料的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規則排列(晶體學缺陷)。從幾何角度看，位錯屬于一種線缺陷，可視為晶體中已滑移部分與未滑移部分的分界線，其存在對材料的物理性能，尤其是力學性能，具有極大的影響。
在對材料進行“冷加工”(一般指在絕對溫度低于0.3 Tm下對材料進行的機械加工，Tm 為材料熔點的絕對溫度)時，其內部的位錯密度會因為位錯的萌生與增殖機制的激活而升高。隨著不同滑移系位錯的啟動以及位錯密度的增大，位錯之間的相互交截的情況亦將增加，這將顯著提高滑移的阻力，在力學行為上表現為材料“越變形越硬”的現象，該現象稱為加工硬化，能顯著提高材料的各種性能。
4、為什么在作為結構材料的合金中固溶體總是主體?
答：固溶體是指溶質原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相。
溶質元素含量很少時，固溶體性能與溶劑金屬性能基本相同。但隨溶質元素含量的增多，會使金屬的強度和硬度升高，而塑性和韌性有所下降，這種現象稱為固溶強化。置換固溶體和間隙固溶體都會產生固溶強化現象。適當控制溶質含量，可明顯提高強度和硬度，同時仍能保證足夠高的塑性和韌性，所以說固溶體一般具有較好的綜合力學性能。因此要求有綜合力學性能的結構材料，幾乎都以固溶體作為基本相。這就是固溶強化成為一種重要強化方法，在工業生產中得以廣泛應用的原因。因而，作為結構材料的合金中固溶體總是主體。
5、在時效強化中，第二相的彌散度和質點的大小起到什么作用?
答：合金元素經固溶處理后，獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時，第二相從過飽和固溶體中析出，引起強度，硬度以及物理和化學性能的顯著變化，這一過程被稱為時效強化。
在時效強化中，第二相離子沉淀時，沉淀相在基體中造成應力場，應力場和運動位錯之間交互作用使集體強化。第二相的彌散度和質點的大小作用如下：(1)沉淀相的比容越大，強化效果越明顯，要使第二相有足夠的數量，必須提高機體的過飽和度;(2)第二相質點彌散度越大，強化效果越好，共格第二相比非共格第二相的強化效能大;(3)第二相質點對位錯運動的阻力越大，強化效果越好。這是一種重要的強化效應。
金屬學試題及答案(二)
一、簡述下列概念
1、孿晶：是指兩個晶體(或一個晶體的兩部分)沿一個公共晶面(即特定取向關系)構成鏡面對稱的位向關系，這兩個晶體就稱為"孿晶"，此公共晶面就稱孿晶面。
2、再結晶溫度：當退火溫度足夠高、時間足夠長時，在變形金屬或合金的顯微組織中，產生無應變的新晶粒──再結晶核心。新晶粒不斷長大，直至原來的變形組織完全消失,金屬或合金的性能也發生顯著變化,這一過程稱為再結晶。其中開始生成新晶粒的溫度稱為開始再結晶溫度
3、脫溶現象：在過飽和固溶體中，呈溶質原子發生偏聚，并沉析出新相的現象。
4、過冷度：熔融金屬平衡狀態下的相變溫度與實際相變溫度的差值。純金屬的過冷度等于其熔點與實際結晶溫度的差值，合金的過冷度等于其相圖中液相線溫度與實際結晶溫度的差值。
5、擴散系數：表示固體氣或體擴散程度的物理量。擴散系數是指當濃度為一個單位時,單位時間內通過單位面積的固體或氣體量。
二、下列敘述是否正確
1、元素在相互作用中都力求使其外層電子結構變得與之相鄰的惰性氣體元素相似。對
2、空位或間隙原子在每一溫度都有一個相應的平衡濃度，溫度越高，平衡濃度月低。錯
3、一個相的穩定與否，不能單獨由這個相相來決定，而取決于共生相的自由能的高低。對
4、結晶過程是一個形核和長大的過程。對
5、晶體成長的條件是：液相中的原子向晶體擴散;晶體的表面牢固的接納原子。對
6、細化晶粒是提高鑄件強度和韌性的重要途徑。對
7、單晶體的彈性模量不具有方向性。錯
8、螺型位錯運動的方向與滑移方向垂直。對
9、面心立方金屬很少進行孿生，只有少數金屬在極低溫度下才發生孿生。對
10、回復過程使點缺陷的密度顯著上升。錯
11、面心立方和密排六方結構是原子排列最密的結構對
12、任何一個晶面在晶體中總是重復出現的。對
13、凡是在脫溶過程中能GP區或過渡相的合金，都應該是不能夠進行時效強化的合金。錯
14、脫溶相的半徑越小，其自由能越高，它在母相中的固溶度也越大。對
15、在一定條件下，脫溶相所占總體積的分數是一定的。對
16、常溫下一般加工成型的過程中晶界的切變是很大的。錯
17、在變形后的組織中，每個晶粒內部總是包含著許多細微亞晶，亞晶界糾集著大量的位錯對
18、顯微偏析是異分結晶中經常出現的一種普遍現象，消除它需要進行擴散退火。對
19、合金的熔點越高，擴散系數對溫度的變化越不敏感。錯
20、一般金屬中常用的強化方法，實際是依靠增加結構缺陷來進行的。對
三、回答下列問題
1、復相合金形變有何特點?
答：復相合金形變的特點一般多晶體，相鄰兩晶粒間為同成分、同結構、取向不同，以晶界為界;復相合金，相鄰兩晶粒間可能為成分和/或結構都不同，相鄰兩晶粒間可能為成分和/以相界為界。
在復相合金的形變過程中，不同種的晶粒之間、每一晶粒的中心與邊緣之間，形變差異(不均勻性)更大，內應力中心與邊緣之間，形變差異(不均勻性)更大，內應力增大，開裂機會增多，范性下降。第二相為脆性相時，合金的范性受相的相對量的影響：原始裂紋總是易于提前在脆性相一側，或在相界上產生。受第二相的分布狀況影響：粒狀均勻分布，影響小;連續膜狀(網狀)沿晶界分布，影響大;應盡量避免斷續沿晶界分布或片層狀在晶內分布，影響中。斷續沿晶界分布或片層狀在晶內分布影響中。
2、說明相圖的意義和作用。
答：對于多相體系，相間的相互轉化，新相的形成，舊相的消失與溫度、壓力、組成有關。根據實驗數據給出的表示相變規律的各種幾何圖形稱為相圖。
意義：從這種幾何圖形上，可以直觀看出多相體系中各種聚集狀態和它們所處的條件(溫度，壓力，組成)。相圖就是用來表示材料相的狀態和溫度及成分關系的'綜合圖形，其所表示的相的狀態是平衡狀態。
作用：表達混合材料性質的一種很簡便的方式就是相圖。二元相圖可以看作是標示出兩種材料混合物穩定相區域的一種圖，這些相區域是組成百分比和溫度的函數。相圖也可能依賴于氣壓。
3、解釋鑄錠的比重偏析，并給出減弱偏析的方法。
答：由于鑄錠合金中組元比重的不同所引起的偏析，叫比重偏析。鑄件的凝固方向也會影響比重偏析。若鑄件的凝固順序是自下而上，對于初生晶的比重較大的合金而言，其比重較小的低熔點相很容易上浮，會加劇比重偏析;反之，當初生晶體的比重較小時，會減輕比重偏析。
減弱偏析的方法有，如合理控制鑄件的凝固方向、控制熔煉工藝使合金成分均勻;盡量縮短液態合金的放置時間、加快冷卻速度及等。
4、說明時效強化的機理。
答：合金元素經固溶處理后，獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時，第二相從過飽和固溶體中析出，引起強度，硬度以及物理和化學性能的顯著變化，這一過程被稱為時效。
時效分人工時效和自然時效。室溫放置過程中使合金產生強化的效應稱為自然時效，低溫加熱過程中使合金產生強化的稱為人工時效。
在金屬基體中加入固溶度隨溫度降低而降低的合金元素，通過高溫固溶淬火處理，形成過飽和固溶體，通過時效，過飽和固溶體分解，合金元素以一定方式析出，彌散分布在基體中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和位錯的運動，從而提高提高合金強度。
5、解釋上下屈服點的成因。
答：金屬的屈服強度是指金屬抵抗塑性變形的抗力，定量來說是指金屬發生塑性變形時的臨界應力。在拉伸曲線上出現上屈服點、下屈服點和屈服延伸區的現象稱為屈服效應。這種效應在變形金屬表面上會產生呂德斯帶缺陷，因為在外應力作用下，某些地方位錯釘扎不牢，它們首先擺脫溶質原子的氣團開始運動位錯源開動。位錯向前運動時，在晶界前受阻堆積，產生很大的應力集中，再迭加上外應力就會使相鄰的晶粒內的位錯源開動，位錯得以繼續傳播下去，這一過程進行的很快，所以就形成了不均勻的變形區，在金屬外觀上反映是一種帶狀的表面粗糙的缺陷。在鋼中加入少量的Al,Ti等強氮、碳化物形成元素，它們同C、N結合稱化合物把C、N固定住了，使之不能有效的釘扎住位錯，因而消除屈服效應現象;或在鋼板沖壓前進行小量的預變形，使被溶質原子釘扎的位錯大部分基本擺脫氣團包圍，然后加工則不會出現呂德斯帶了。
【金屬學試題及答案】相關文章：