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华中科技大学 材料科学与工程学院试卷(A) （闭卷） 考试科目：　材料科学基础 班 级：　材料01，02，03　考试日期：　20年月日　　　 姓名： 班级： 学号： 评 分 题号 得分 题号 得分 9 2 3 4 5 6 7 8 总分： 评卷人： 一、单项选择题(每题2分，共20分) 1．实际金属结晶时，通过控制形核率N和长大速率G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得粗大晶粒（ ） （A）N/G很大 （B）N/G很小 （C）N和G接近 （D）不确定 2．3．4．（ ）（A） （B） （C） （D） 5．铸铁和碳钢的区别在于有无（ ） （A）渗碳体 （B）铁素体 （C）莱氏体 （D）珠光体 6．某金属凝固时的形核功为△G*，其临界形核表面能为。假设晶核为球形，则△G*和的关系为（ ） （A）=3△G* （B）=1/3△G* （C）=△G* （D）=2△G* 7．8．根据三元相图的垂直截面图，可以（ ） （A）分析相成分变化规律 （B）分析材料的平衡凝固过程 （C）用杠杠定律计算各相的相对含量 （D）得到三元系投影图 9．（A）（B）（C） （D）10．（A）（B）（）（） 二、液/固相变时单组元液相和熔体在凝固时均可能形成树枝晶，它们的结晶。（10分） 单组元液相在负的温度梯度下形成枝晶，而合金熔体 由于存在成分过冷现象，无论正温度梯度还是负的温度 梯度均可能形成枝晶。 三、据相图，分别画出T1，T2，T3温度下的自由能－成分曲线。 四、1）I:温度下降到1点，开始匀晶析出α相， 温度继续降低，当下降到2点时，液相全部 转变为α相，温度继续下降，初生α相中不 断析出次生β相，室温组织为α+βII ; II:温度下降到1’点，液相中先结晶出β相， 温度继续下降，液相成分沿着液相线变化，β相成分沿着固相线成分变化，当温度下降到2’时，液相成分到达共晶点，发成共晶反应，生成（α+β）共晶体。温度继续下降中，初生β相中不断析出次生α相，共晶体α相中析出次生β相，室温下的组织为β初+（α+β）+βII ； 步冷曲线如下： T/℃ T/℃ o t/s o t/s 成分1的步冷曲线 成分2的步冷曲线 3）I: 相：α相，β相； 组织：α初,βII; W（α相）=W(α初)=(90-20)/(90-5)=82.35%; W(β相)=W(βII)=(20-5)/(90-5)=17.65% II: 相：α相，β相； W（α相）=(90-80)/(90-5)=11.76%; W(β相)= (80-5)/(90-5)=88.24% 组织：β初，（α+β）共晶体 W(β初)=（80-50）/(90-50)=75% W(α+β)=(90-80)/(90-50)=25% 3）设合金中WB含量为x% W（β）=(X-50)/(90-50)=5% X=52 所以，合金成分为WB为52%。 4）I合金生成非平衡共晶组织。在快速冷却的条件下，α固相线向左下方偏移，导致冷却的共晶点时还存在液相，这些液相形成共晶组织，由于剩余液相很少，可能形成离异共晶； II合金生成伪共晶组织；在快速冷却的条件下，共晶区扩大，亚共晶和过共晶成分可能生成伪共晶组织； 五、二元相图应用题（共分） Fe-Fe3C合金平衡组织中有哪些类型的Fe3C，分析它们的形成条件。 答案如上左图； 温度下降到1点时，液相中匀晶生成γ相，温度下降到2点时，液相完全转变为γ相，2—3之间，γ相无转变，温度下降到3点时，γ相中析出二次渗碳体，温度下降到4点时，剩余γ相共析反应生成珠光体；温度继续下降，珠光体中的α相中析出三次渗碳体； 相的相对含量： W（α相）=（6.69-1.8）/(6.69-0.0218)=73.3% W(Fe3C)=(1.8-0.0218)/(6.69-0.0218)=26.7% 组织的相对含量： W（P）=（6.69-1.8）/(6.69-0.77)=82.60% W(Fe3CII)