《材料科学基础》研究生试题A参考答案及评分标准.doc

陕西理工学院 2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题（A卷） 参考答案及评分标准 考试科目名称：材料科学基础 考试科目代码：840 一、名词解释（每题2分，共20分） 配位数：是指晶体中，与任一原子最近邻并且等距离的原子数。 位错反应：位错之间的互相转化。 共晶转变：一个液相在恒温下转变成两个固相的转变。 过冷度：平衡结晶温度与实际结晶温度之差。 马氏体：碳在α－铁中的过饱和的固溶体。 滑移：位错沿着滑移面的运动。 反应扩散：通过扩散产生新相的现象。 偏析：化学成分不均匀的现象。 合金：是由两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经过熔炼、烧结或其他方法合成，具有金属特性的物质。 珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 二、填空题（每空1分，共22分） 1． 包晶转变是由一个液相和一个固相在（ 恒温 ）下，生成另一个（ 固 ）相的转变。 2． 体心立方金属的的密排面是（110），密排方向是（ 111 ），致密度为（ 0.68 ），配位数为（ 8 ）。 3． 面心立方金属的密排面是（ 111 ），密排方向是（ 110 ），密排面的堆垛顺序是（ ABC ），致密度为（ 0.74 ），配位数为（ 12 ）。 4． 置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、（ 电负性 ）、（ 电子浓度）和（ 晶体结构 ）有关。 5．再结晶完成后，晶粒长大可分为（ 正常 ）晶粒长大和（异常 ）晶粒长大。 6． 位错有（ 螺型 ）和（ 刃型 ）两种基本的运动方式，刃型位错由于有多余的（ 半原子面 ），因此它既可以做（ 滑移 ）运动，也可以做（ 攀移 ）运动，而螺型位错只能做（ 滑移 ）运动。 三、选择题（下面各题的论述中有一个是正确的，请将正确答案的题号填在括号里）（每题1分，共10分） 1C,2A,3C,4B,5B,6A,7B,8C,9B,10A 四、简答题（40分） 纯金属凝固时，界面前沿的温度梯度对其凝固形态有什么影响？为什么？（8分） 答：在正温度梯度下，是以平面状； 在负温度梯度下，是以树枝晶方式生长。 为什么渗碳选择在930℃左右的γ-Fe中（8分） 答：工业中渗碳都是在930℃左右的γ-Fe中，因为，γ-Fe中碳的最大溶解度为2.11％，而碳在α铁中的溶解度只有0.02％，在γ-Fe中可以获得更大的碳浓度梯度。另一个重要原因是γ-Fe的温度更高。这样尽管在α铁中的扩散系数更大，在γ-Fe中渗碳仍可获得更快的扩散速度。 原子间的键合有哪几种？金属为什么具有良好的延展性，而共价晶体一般熔点高和脆性大？（8分） 答：原子间的结合键主要有金属键、离子键和共价键。 金属中的原子以金属键的方式结合。金属正离子和自由电子之间相互作用而结合称为金属键。金属键无方向性和饱和性，金属内原子面之间相对位移，金属键仍旧保持，故金属具有良好的延展性。 共价晶体以共价键的方式结合。共价晶体很强的方向性，所以如果发生相对移动，将使共价键遭到破坏，故共价晶体硬度较高，脆性较大。 4. 什么是临界变形度？在工业生产中有什么意义？（8分） 答：变形量很小时，储存能少，不足以发生再结晶，故退火后晶粒尺寸不变（较小）；当变形量在2%-8%范围时，形核率低，再结晶退火后晶粒特别粗大，称为“临界变形度”；超过临界变形度后，随变形量增加，储存能增加，再结晶驱动力增加，因形核率的增加速率大于长大率，故再结晶退火后晶粒细化。 5. 钢的淬火加热温度范围应当如何确定？其原因是什么？（8分） 答：亚共析钢的淬火加热温度为Ac3以上30-50℃；共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上30-50℃。 亚共析钢若在Ac1- Ac3之间加热，淬火组织中会保留因不完全奥氏体化加热而存在的铁素体，使工件淬火后硬度不均，强度和硬度降低。过共析钢若在Acm以上加热，先共析渗碳体将全部溶入奥氏体，使奥氏体的含碳量增加，Ms和Mf点降低，淬火后不仅保留大量残余奥氏体，而且获得的马氏体粗大，因而耐磨性较差，韧性降低。 五、试在面心立方晶胞中画出{110}晶面族所包含的晶面和〈110〉晶向族所包含晶向。（8分） 答： 略 六、1．画出按相标注的Fe-Fe3C相图，写出各关键点的字母、温度及成分。（9分） 答：见下图。 2．写出该相图中所有三相平衡转变的类型和转变反应式。（3分） 答：包晶转变，L0.53 +δ0.09 (γ0.17（1495℃）； 共晶转变，L4.3 (γ2.11 + Fe3C（1148℃）； 共析转变，γ0.77 ( α0.0218+ Fe3C（727℃）