材料科学基础试题练习(附解析)3_材料科学基础习题三

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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）1）画出Fe-Fe3C亚稳平衡相图；

2）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。3）标注平衡反应的成分及温度，写出平衡反应式。

4）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，5）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 0.4 0.77 1.0 温度

显微组织

温度 900℃ 刚达到770℃ 刚达到770℃

显微组织

770℃停留一段时间

680℃ 700℃

6）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。

Y 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＋δ

0.09

－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

＋

Fe3C

Ⅱ，其

中F%6.631100%84.9%,Fe 3C %1-F %15.1%6.630.0008；室温下组织组成为P＋Fe3CⅡ，其中P%6.69198.1%6.690.77，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 0.4 0.77 1.0 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温度 显微组织 温度 900℃ 刚达到770℃ 刚达到770℃

显微组织 A+F A A+Fe3C 770℃停留一段时间 P+F 680℃ 700℃

P P+Fe3CⅡ

分点：

α：Cu-22.6Zn-3.45Al, γ：Cu-18Zn-11.5Al, β：Cu-30Zn-4Al

11.5-8故Cu-20Zn-8Al合金中α％＝11.53.45×100％＝43.50%，γ％＝1－α％＝56.5% 25-20Cu－25Zn－6Al合金中＝3020×100％=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

‘‘