材料科学基础试题练习(附解析)-3.docVIP

试卷（三） 一.名词解释（3分/个＝18分） 1.变温截面 2.过冷度 3.偏析反应 4.固溶体 5.成分过冷 6.形核功。 二.写出固溶体的分类（10分）： 三.试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点及成因。（12分） 四.根据Fe-Fe3C亚稳平衡相图回答下列问题：（40分） 画出Fe-Fe3C亚稳平衡相图； 写出下列Fe3CII含量最多的合金；珠光体含量最多的合金；莱氏体含量最多的合金。 标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。 分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程，并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量， 根据Fe-Fe3C状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织（填入表中） 含碳量 温度 显微组织 温度 显微组织 0.4 770℃停留一段时间 900℃ 0.77 680℃ 刚达到770℃ 1.0 700℃ 刚达到770℃ 画出1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图。 五.图为Cu-Zn-Al合金室温下的等温截面和2%Al的垂直截面图，回答下列问题：（20分） 1）在图中标出X合金（Cu-30%Zn-10%Al）的成分点。 2） 计算Cu-20%Zn-8%Al和 Cu-25%Zn-6%Al合金中室温下各相的百分含量，其中α相成分点为Cu-22.5%Zn-3.45%Al，γ相成分点为Cu-18%Zn-11.5%Al。 3） 分析图中Y合金的凝固过程。 参考答案 1.名词解释（3分/个＝18分） 变温截面：三元相图中垂直成分三角形的截面； 过冷度：ΔT指Tm与Tn的差值二维平面长大； 偏析反应：(+(((称为包析反应； 固溶体：一个固体组元（溶质）溶解在另外一个组元（溶剂）晶格中，保持溶剂晶格特点的物质； 成分过冷：合金凝固中由于溶质原子再分配形成的过冷； 形核功：金属凝固过程中形成晶核需要的额外能量。 2. 写出固溶体的分类（10分）： 置换、间隙固溶体；有限、无限固溶体；有序、无序固溶体；一次、二次固溶体； 3.试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点及成因。 解答：根据金属结晶过程的形核和长大理论以及铸锭的散热过程，可以得出通常铸锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。 4.根据铁碳亚稳平衡相图回答下列问题： 解答： Fe-Fe3C亚稳平衡相图如图。 图 Fe-Fe3C亚稳平衡相图 1）Fe3CII含量最多的合金、珠光体含量最多的合金、莱氏体含量最多的合金的合金成分分别为含碳量2.11%，0.77%，4.3%。 2）平衡反应的成分及温度，反应式为：1495℃，L0.53＋δ0.09－A0.17，包晶反应；1148℃，L4.3－A2.11＋Fe3C，共晶反应；727℃，A0.77－F0.0218+Fe3C，共析反应； 3）凝固过程：935℃：L—γ，γ—Fe3CⅡ，γ—F＋Fe3CⅡ（P） 室温下相组成为F＋Fe3CⅡ，其中；室温下组织组成为P＋Fe3CⅡ，其中，Fe3CⅡ％＝1－P％＝1.9%。 4）三种钢在给定温度下的显微组织如表。1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图如图 含碳量 温度 显微组织 温度 显微组织 0.4 770℃停留一段时间 P+F 900℃ A+F 0.77 680℃ P 刚达到770℃ A 1.0 700℃ P+Fe3CⅡ 刚达到770℃ A+Fe3C 5 Cu-Zn-Al合金室温下的等温截面和2%Al的垂直截面图，回答问题： 解答：1）Cu-30%Zn-10%Al合金的成分点见图中X点。 2）Cu-20%Zn-8%Al合金，位于α+γ两相区边界线上，由α＋γ两相组成。Cu-25Zn-6Al合金位于α＋＋γ的三相区中，由α＋＋γ的三相区组成，可以从图中读出各相成分点： α：Cu-22.6Zn-3.45Al, γ：Cu-18Zn-11.5Al, β：Cu-30Zn-4Al 故Cu-20Zn-8Al合金中α％＝×100％＝43.50%，γ％＝1－α％＝56.5% Cu－25Zn－6Al合金中＝×100％=50% α%=(1-)×43.5%=21.75%,γ％=(1-)×56.5%=28.25% 3) Y合金凝固过程：L－α，L－α＋β，β－α Y