1、1. 置換固溶體中，被置換的溶劑原子哪里去了？ 答：溶質把溶劑原子置換后，溶劑原子重新加入晶體排列中，處于晶格的格點位置。2. 間隙固溶體和間隙化合物在晶體結構與性能上的區別何在？舉例說明之。答：間隙固溶體是溶質原子進入溶劑晶格的間隙中而形成的固溶體，間隙固溶體的晶體結構與溶劑組元的結構相同，形成間隙固溶體可以提高金屬的強度和硬度，起到固溶強化的作用。如：鐵素體F是碳在-Fe中的間隙固溶體，晶體結構與-Fe相同，為體心立方，碳的溶入使鐵素體F強度高于純鐵。間隙化合物的晶體結構與組元的結構不同，間隙化合物是由H、B、C、N等原子半徑較小的非金屬元素（以X表示）與過渡族金屬元素（以M表示）結合，且

2、半徑比rX/rM0.59時形成的晶體結構很復雜的化合物，如Fe3C間隙化合物硬而脆，塑性差。3. 現有A、B兩元素組成如圖所示的二元勻晶相圖，試分析以下幾種說法是否正確？為什么？（1） 形成二元勻晶相圖的A與B兩個相元的晶格類型可以不同，但是原子大小一定相等。（2） K合金結晶過程中，由于固相成分隨固相線變化，故已結晶出來的固溶體中含B量總是高于原液相中含B量.（3） 固溶體合金按勻晶相圖進行結晶時，由于不同溫度下結晶出來的固溶體成分和剩余液相成分不相同，故在平衡態下固溶體的成分是不均勻的。 答：（1）錯：Cu-Ni合金形成勻晶相圖，但兩者的原子大小相差不大。（2）對：在同一溫度下做溫度線，分

3、別與固相和液相線相交，過交點，做垂直線與成分線AB相交，可以看出與固相線交點處B含量高于另一點。(3)錯：雖然結晶出來成分不同，由于原子的擴散，平衡狀態下固溶體的成分是均勻的。4. 共析部分的Mg-Cu相圖如圖所示：(1) 填入各區域的組織組成物和相組成物。在各區域中是否會有純Mg相存在？為什么？答: Mg-Mg2Cu系的相組成物如下圖：（為Cu在Mg中的固溶體）Mg-Mg2Cu系的組織組成物如下圖：（為Cu在Mg中的固溶體，） 在各區域中不會有純Mg相存在，此時Mg以固溶體形式存在。(2) 求出20%Cu合金冷卻到500、400時各相的成分和重量百分比。答: 20%Cu合金冷卻到500時,如

4、右圖所示: 相的成分為a wt%, 液相里含Cu 為b wt%,根據杠桿原理可知: W=O1b/ab*100%, WL= O1a/ab*100%同理: 冷卻到400時，相的成分為m wt%, Mg2Cu相里含Cu 為n wt%, W=O2n/mn*100%, Wmg2Cu= O2m/mn*100%(3) 畫出20%Cu合金自液相冷卻到室溫的曲線，并注明各階段的相與相變過程。答:各相變過程如下(如右圖所示):xp: 液相冷卻,至p點開始析出Mg的固熔體相py: Mg的固熔體相從p點開始到y點結束yy,: 剩余的液相y開始發生共晶反應,L+ Mg2Cuy,q:隨著T的降低, Cu在Mg的固熔體相的

5、固溶度降低.5. 試分析比較純金屬、固溶體、共晶體三者在結晶過程和顯微組織上的異同之處。答：相同的是,三者都是由原子無序的液態轉變成原子有序排列的固態晶體。不同的是，純金屬和共晶體是恒溫結晶，固溶體是變溫結晶，純金屬和固溶體的結晶是由一個液相結晶出一個固相，而共晶體結晶是由一個液相同時結晶兩個固相。純金屬和固溶體的顯微組織是單一固相，而共晶體的顯微組織是兩個相的機械混合物。6. 為什么亞共晶合金的共晶轉變溫度與共晶合金的共晶轉變溫度相同？答:共晶轉變是一定液相成分在一定的溫度下結晶出兩個成分一定的固相。因此，共晶轉變的溫度是一定的。雖然亞共晶合金和共晶合金的成分不相同，但亞共晶合金結晶先析出固

6、溶相，使剩余液相的成分達到共晶合金的成分再發生共晶反應，所以亞共晶合金的共晶轉變溫度與共晶合金的共晶轉變溫度相同。7. 根據下表所列要求，歸納比較固溶體、金屬化合物及機械混合物的特點。 名稱種類舉例晶格特點相數性能特點固溶體間隙固溶體置換固溶體鐵素體，奧氏體Cu(Ni),Ni(Cu)與溶劑晶格類型相同單相材料的強度硬度隨固溶強化增大金屬化合物正價化合物電子化合物間隙化合物Mg2PbCuZnTiC,Fe3C晶格類型與組成化合物的各組元完全不同單相熔點較高，性能硬而脆機械混合物珠光體由兩種不同晶體結構的相彼此機械混合組成2其性能與兩相的性能、大小和分布有關8. 何謂金屬的同素異晶轉變？試以純鐵為例

7、說明金屬的同素異晶轉變。答：金屬在固態下隨溫度的變化，由一種晶格變為另一種晶格的現象，稱為金屬的同素異晶轉變。液態純鐵冷卻到1538時，結晶成具有體心立方晶格的-Fe；繼續冷到1394時發生同素異晶的轉變，體心立方晶格-Fe轉變為面心立方晶格-Fe；再繼續冷卻到912時，-Fe又轉變為體心立方晶格的-Fe。純鐵變為固態后發生了兩次同素異晶轉變。9. 何謂共晶轉變和共析轉變？以鐵碳合金為例寫出轉變表達式。答：共晶轉變：在一定的溫度下,一定成分的液體同時結晶出兩種一定成分的固相的反應。LA+Fe3C(共晶)共析轉變:在一定溫度下，由成分一定的固相同時析出兩種成分一定且不相同的新固相的轉變。AF+

8、Fe3C(共析)10. 畫出Fe-Fe3C相圖鋼的部分，試分析45鋼，T8鋼，T12鋼在極緩慢的冷卻條件下的組織轉變過程，并繪出室溫顯微組織示意圖。答：Fe-Fe3C相圖如下圖所示 （1）45鋼為亞共析鋼(組織圖參考右)組織轉變過程如下： LL+L+L+P+ P （析出Fe3C）（2）T8鋼近似為共析鋼(組織圖參考右) 組織轉變過程如下:LL+P+P（+ Fe3C）（3）T12為過共析鋼(組織圖參考右)LL+Fe3C P + Fe3C 11. 為什么鑄造合金常選用靠近共晶成分的合金，而壓力加工合金則選用單相固溶體成分合金？答：鑄造合金需要流動性能好，充型能力強，而接近共晶成分合金，凝固溫度區間

9、小，且結晶溫度低，恰好滿足這個特點；壓力加工的合金需要塑性好組織均勻，變形抗力小，有好的伸長率，單相固溶體恰好滿足這些要求。12. 根據Fe-Fe3C相圖，確定下表中三種鋼在指定溫度下的顯微組織名稱。鋼號溫度（）顯微組織溫度（）顯微組織20770F+A900 AT8680 P770 AT12700P+Fe3C770A+Fe3C13. 某廠倉庫中積壓了許多碳鋼（退火狀態）由于鋼材混雜不知其化學成分，現找出一根，經金相分析后發現組織為珠光體和鐵素體，其中鐵素體量占80%。問此鋼材碳的含量大約是多少？是哪個鋼號？答：由杠桿原理可知,此鋼材碳的含量大約0.17 wt%,與20鋼接近14. 有形狀和大小

10、一樣的兩塊鐵碳合金，一塊是低碳鋼，一塊是白口鐵。問用什么簡便的方法可迅速將它們區分開來？答：最簡單的辦法就是用鋼銼，挫一挫，白口鑄鐵由于碳以化合物形式大量存在，比較硬，挫不動，打滑，低碳鋼碳化物少，比較軟，一挫就掉末。(此方法可行)15. 現有兩種鐵碳合金，在顯微鏡下觀察其組織，并以面積分數評定各組織的相對量。一種合金的珠光體占75%，鐵素體占25%；另一種合金的顯微組織中珠光體占92%，二次滲碳體占8%。這兩種鐵碳合金各屬于哪一類合金？其碳的質量分數各為多少？答：珠光體占75%，鐵素體占25%,此鋼應為亞共析鋼,其碳的質量分數約為0.58 wt%.珠光體占92%，二次滲碳體占8%,此鋼應為過

11、共析鋼, 其碳的質量分數約為1.24 wt%.16. 現有形狀尺寸完全相同的四塊平衡狀態的鐵碳合金，它們碳的質量分數分別為0.20%、0.40%、1.2%、3.5%。根據你所學過的知識，可有哪些方法來區別它們？答：方法一：硬度測試。硬度值大小順序是：白口鑄鐵>T12鋼>45鋼>20鋼。因為鐵碳合金的硬度隨含碳量的增加而升高；四種鐵碳合金的含碳量是：白口鑄鐵（大于2.11%C） > T12鋼（1.2%C）>45鋼（0.45%）>20鋼（0.2%C）。方法二：分別制備四種材料的金相試樣，在金相顯微鏡上進行顯微組織觀察。亞共析鋼組織為（FP），且亞共析鋼中隨含碳量

12、增加鐵素體減少，珠光體增多；過共析鋼組織為（PFe3C），且當Wc>0.9時，Fe3C沿晶界呈網狀分布；白口鑄鐵的組織中有萊氏體。所以，組織為（FP）而鐵素體少的為20鋼、珠光體多的為45鋼；組織中有Fe3C沿晶界呈網狀分布的T12鋼，有萊氏體組織存在的是白口鑄鐵。方法三：塑性測試（斷后伸長率或者斷面收縮率）。塑性值大小順序是：20鋼>45鋼>T12鋼>白口鑄鐵。17. 根據Fe-Fe3C相圖解釋下列現象：（1） 在進行熱軋和鍛造時，通常將鋼加熱到1000-1200；（2） 鋼鉚釘一般用低碳鋼制作；（3） 綁扎物件一般用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機吊重物時卻用鋼絲繩（

13、60鋼、65鋼、70鋼等制成）；（4） 在1100時，WC=0.4%的碳鋼能進行鍛造，而WC=4.0%的鑄鐵不能進行鍛造；（5） 在室溫下WC=0.8%的碳鋼比WC=1.2%的碳鋼強度高；（6） 鋼錠在正常溫度（950-1100）下軋制有時會造成開裂；（7） 鉗工鋸割T8鋼、T10鋼等鋼料比鋸割10鋼、20鋼費力，鋸條易鈍；答：(1) 此區域為單相奧氏體,相對較軟,易變形(2) 低碳鋼塑性較好(3) 鐵絲強度低,塑性好；60鋼、65鋼、70鋼等鋼絲強度高 (4) 因為WC=4.0%在此溫度下組織有高溫萊氏體，其中含有共晶滲碳體,此組織塑性極差,不能鍛造, WC=0.4%的碳鋼,在此溫度為單相奧

14、氏體,塑性好,故可進行鍛造工藝(5) 硬度隨含C量增加而增加,但強度不一樣,強度和組織有關，WC=0.8% 和WC=1.2%鋼的組織為珠光體和晶界析出的二次滲碳體，兩者組織中的含量不一樣，二次滲碳體是一種脆性相，對強度影響很大，而WC=1.2%鋼中二次滲碳體比WC=0.8%多。(6) 因冶金質量不高，鋼中存在硫，硫與鐵生成FeS, FeS與Fe能形成低熔點共晶體（FeS+Fe），熔點僅為985，低于鋼材熱加工的溫度。因此，在熱加工時，分布在晶界上的共晶體熔化導致鋼的開裂，這種現象稱為熱脆。(7) 高碳鋼T8鋼和T10鋼比低碳鋼10鋼和20鋼硬度高, 更耐磨，所以鋸割T8鋼、T10鋼等鋼料比鋸割

15、10鋼、20鋼費力，鋸條易鈍。18. 試以鋼的顯微組織說明20鋼、45鋼和T8鋼的力學性能有何不同。答：20鋼含碳量約為0.2%，為低碳鋼，在平衡狀態下，顯微組織為鐵素體和少量珠光體，所以硬度較低，強度也較低。45鋼含碳量約為0.45%，為中碳鋼，顯微組織為鐵素體和珠光體，強度和硬度比低碳鋼高。前兩者都是亞共析鋼。T8鋼含碳量約為0.8%，顯微組織主要是珠光體，當然強度和硬度在三者中是最高的了。19. 下列說法是否正確？為什么？(1) 鋼的碳含量越高，質量越好；(2) 共析鋼在727發生共析轉變形成單相珠光體；(3) WC=4.3%的鋼在1148發生共晶轉變形成萊氏體；(4) 鋼的含碳量越高，

16、其強度和塑性也越高；答(1) 不對, 鋼的碳含量越高，硬度越大，跟質量越好沒關系(2) 不對,珠光體是兩相混合組織(3) 不對, WC=4.3%的鐵在1148發生共晶轉變形成萊氏體 (4) 不對, 鋼的含碳量越高，其塑性越低，而強度隨碳含量先增后降。20. 下列工件，由于管理的差錯，造成鋼材錯用，問使用過程中會出現哪些問題？(1) 把Q235-A當做45鋼制造齒輪；(2) 把30鋼當做T13鋼制成銼刀；(3) 把20鋼當做60鋼制成彈簧；答: (1) Q235為低碳鋼,45鋼為中碳鋼, 使用過程會遇到強度不夠,易變形和斷裂(2) 30鋼為中碳鋼，T13鋼為工具鋼，使用過程會遇到硬度不夠,易磨損

17、(3) 20鋼為低碳鋼，60鋼為高碳鋼，使用過程會遇到強度和彈性不夠,易塑性變形和斷裂21. 根據括號內提供的鋼號（08F；20；T8；T12；65；）選擇下列工件所采用的材料：冷沖壓件；螺釘；齒輪；小彈簧；銼刀。答: 冷沖壓件08F；螺釘20；齒輪45；小彈簧65；銼刀T12。22. 什么是相?什么是組織?共晶體(a+b)、次生相a和b是相還是組織?答：在金屬或者合金中，凡是化學成分相同、晶體結構相同并有界面與其他部分分開的均勻組成部分叫做相。組織是由于組成相的種類、相對數量、晶粒形狀、大小及分布形態等的不同，而分別具有不同形貌特征的相的組合物。共晶體(a+b)、次生相a和b是組織。23.

18、什么是固溶強化?引起固溶強化的原因是什么?答: 通過溶入某種溶質元素來形成固溶體而使金屬強化的現象稱為固溶強化。原因是溶質原子尺寸與溶劑原子不同,溶質原子的溶入造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。24. 固溶體和金屬化合物的晶體結構有何不同特點?兩者的性能各有何特點?固溶體晶體結構與組成它的溶劑相同，而金屬化合物的晶體結構與組成它的組元都不同，通常較復雜。固溶體的力學性能高于純金屬，這是由于溶質的“固溶強化效應”所致。金屬化合物通常硬度高，熔點高，脆性大。25. 什么叫合金相圖?指出相圖中的液相線與固相線的金屬學意義?答:合金系在平衡條

19、件下(即緩慢加熱或者冷卻條件)下,不同溫度、成分下的各相的關系叫合金相圖。液相線和固相線表示合金系在平衡狀態下冷卻時結晶始點和終點以及加熱時熔化的終點和始點。26. 何謂共晶轉變,包晶轉變和共析轉變?試比較這三種轉變的異同點,并寫出它們的反應式. 答：共晶反應：指一定成分的液體合金，在一定溫度下，同時結晶出成分一定且不相同的兩種固相的反應。包晶反應：指一定成分的固相與一定成分的液相作用，形成另一種成分一定的固相反應。共析反應：指一定成分的單相固態合金，在恒定的溫度下，分解成兩個成分一定且不相同新固相反應。共同點：反應都是在恒溫下發生，反應物和產物都是具有特定成分的相，都處于三相平衡狀態。不同點

20、：共晶反應是一種液相在恒溫下生成兩種固相的反應；共析是一種固相在恒溫下生成兩種固相的反應；而包晶反應是一種液相與一種固相在恒溫下生成另一種固相的反應。27. 畫出Fe-Fe3C相圖（左上角可略）指出圖中S、C、E、P、N、G、及ECF、PSK、SE、GS、PQ、各點線的意義，并標出各區域的相組成物和組織組成物（相組成物加表示）。S:共析點 C:共晶點 E:碳在g-Fe中的最大溶解度 P：碳在a-Fe中的最大溶解度 N:d-Fe轉變為g-Fe的同素異構轉變點。G: g-Fe轉變為 a-Fe的同素異構轉變點 ECF：共晶線 PSK：共析線 SE：碳在g-Fe中的溶解度曲線。28. 何謂碳素鋼？何謂

21、白口鐵？兩者的成分，組織和力學性能有何差別？答：碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金，白口鐵是含碳量高于2.11%，低于6.69%的鐵碳合金，是常說的生鐵，其中碳與鐵化合以Fe3C存在，斷口呈白色。兩者的碳含量不同，組織不同（見上圖），碳素鋼的綜合機械性能較好，被廣泛使用在工農業生產中。白口鐵硬度高、脆性大、耐磨性好，鑄造性能優良，但不能切削加工，不能鍛造，主要用于要求耐磨、不受沖擊、形狀復雜的鑄件。29. 試回答下列名詞的主要區別：（1）萊氏體與低溫萊氏體；（2）一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體；（3）鐵素體與a-Fe；（4）奧氏體與g-Fe。（1）萊氏體Le：Le是由奧氏體和滲碳體組成的共晶混合物 低溫萊氏體Le(P+Fe3C+Fe3C)是樹枝狀的珠光體分布在共晶滲碳體的基體上（2）一次滲碳體：由液相中直接析出來的滲碳體； 二次滲碳體：從A中析出的Fe3C稱為二次滲碳體；三次滲碳體：從F中析出的Fe3C稱為三次滲碳體；共晶滲碳體：經共晶反應形