金屬學(xué)模擬題（附答案）一、選擇題（每題2分，共30分）1.晶體與非晶體的根本區(qū)別在于（）A.原子在三維空間是否呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列B.晶體有一定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有C.晶體的原子排列是長(zhǎng)程有序，非晶體是短程有序D.以上都是答案：D解析：晶體原子在三維空間呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列，具有長(zhǎng)程有序，有固定熔點(diǎn)；非晶體原子排列短程有序，沒(méi)有固定熔點(diǎn)，A、B、C選項(xiàng)都是晶體與非晶體的區(qū)別表現(xiàn)，所以選D。2.面心立方晶體的致密度是（）A.0.68B.0.74C.0.52D.0.8答案：B解析：面心立方晶體中，原子半徑為r，晶胞邊長(zhǎng)a與原子半徑關(guān)系為\(a=2\sqrt{2}r\)，一個(gè)面心立方晶胞中有4個(gè)原子，原子總體積\(V_{原子}=4\times\frac{4}{3}\pir^{3}\)，晶胞體積\(V_{晶胞}=a^{3}=(2\sqrt{2}r)^{3}\)，致密度\(K=\frac{V_{原子}}{V_{晶胞}}=0.74\)。3.位錯(cuò)是一種（）A.線缺陷B.面缺陷C.點(diǎn)缺陷D.體缺陷答案：A解析：位錯(cuò)是晶體中原子排列的線缺陷，是晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體發(fā)生局部滑移而造成的，所以選A。4.固溶體的強(qiáng)度和硬度往往比組成它的純金屬（）A.高B.低C.相等D.無(wú)法比較答案：A解析：固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的一種重要方式，溶質(zhì)原子的溶入會(huì)引起晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使固溶體的強(qiáng)度和硬度比組成它的純金屬高，所以選A。5.過(guò)冷度是指（）A.理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差B.實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差C.過(guò)冷液體的溫度D.以上都不對(duì)答案：A解析：過(guò)冷度定義為理論結(jié)晶溫度\(T_{0}\)與實(shí)際結(jié)晶溫度\(T_{1}\)之差，即\(\DeltaT=T_{0}-T_{1}\)，所以選A。6.金屬結(jié)晶時(shí)，冷卻速度越快，其實(shí)際結(jié)晶溫度將（）A.越高B.越低C.越接近理論結(jié)晶溫度D.沒(méi)有變化答案：B解析：冷卻速度越快，過(guò)冷度越大，實(shí)際結(jié)晶溫度就越低，因?yàn)閷?shí)際結(jié)晶溫度\(T_{1}=T_{0}-\DeltaT\)，\(\DeltaT\)增大，\(T_{1}\)降低，所以選B。7.共晶反應(yīng)是指（）A.液相在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種固相的反應(yīng)B.一種固相在恒溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固相和液相的反應(yīng)C.一種固相中同時(shí)析出兩種不同固相的反應(yīng)D.以上都不對(duì)答案：A解析：共晶反應(yīng)的定義是一定成分的液相在一定溫度下同時(shí)結(jié)晶出兩種一定成分固相的反應(yīng)，所以選A。8.鐵素體的晶體結(jié)構(gòu)是（）A.面心立方B.體心立方C.密排六方D.簡(jiǎn)單立方答案：B解析：鐵素體是碳溶解在\(\alpha-Fe\)中形成的間隙固溶體，\(\alpha-Fe\)是體心立方結(jié)構(gòu)，所以鐵素體的晶體結(jié)構(gòu)是體心立方，選B。9.奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)是（）A.面心立方B.體心立方C.密排六方D.簡(jiǎn)單立方答案：A解析：奧氏體是碳溶解在\(\gamma-Fe\)中形成的間隙固溶體，\(\gamma-Fe\)是面心立方結(jié)構(gòu)，所以?shī)W氏體的晶體結(jié)構(gòu)是面心立方，選A。10.珠光體是一種（）A.單相組織B.兩相組織C.三相組織D.金屬化合物答案：B解析：珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的兩相組織，是共析反應(yīng)的產(chǎn)物，所以選B。11.鋼的淬透性主要取決于（）A.鋼的含碳量B.冷卻介質(zhì)C.鋼的臨界冷卻速度D.工件尺寸答案：C解析：鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，主要取決于鋼的臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越小，淬透性越好，所以選C。12.回火脆性是指（）A.回火后硬度升高的現(xiàn)象B.回火后韌性升高的現(xiàn)象C.回火后出現(xiàn)的脆性現(xiàn)象D.回火后強(qiáng)度升高的現(xiàn)象答案：C解析：回火脆性是指淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，出現(xiàn)的沖擊韌性下降、脆性增加的現(xiàn)象，所以選C。13.金屬材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為（）A.塑性斷裂B.脆性斷裂C.疲勞斷裂D.韌性斷裂答案：C解析：疲勞斷裂是金屬材料在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)次數(shù)后發(fā)生的斷裂現(xiàn)象，所以選C。14.下列材料中，焊接性能最好的是（）A.低碳鋼B.中碳鋼C.高碳鋼D.鑄鐵答案：A解析：低碳鋼含碳量低，焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋等缺陷的傾向小，焊接性能最好；中碳鋼和高碳鋼含碳量較高，焊接性能相對(duì)較差；鑄鐵焊接性更差，所以選A。15.金屬的熱加工與冷加工的主要區(qū)別在于（）A.加工溫度不同B.加工后金屬的組織和性能不同C.加工時(shí)是否產(chǎn)生加工硬化D.以上都是答案：D解析：熱加工是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工，冷加工是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工，二者加工溫度不同；熱加工后金屬組織得到改善，消除了鑄態(tài)缺陷，而冷加工會(huì)產(chǎn)生加工硬化；熱加工不產(chǎn)生加工硬化，冷加工產(chǎn)生加工硬化，所以A、B、C選項(xiàng)都是熱加工與冷加工的區(qū)別，選D。二、填空題（每空1分，共20分）1.晶體中常見(jiàn)的點(diǎn)缺陷有______、______和______。答案：空位、間隙原子、置換原子解析：空位是晶格中某些結(jié)點(diǎn)位置上的原子空缺；間隙原子是處于晶格間隙中的原子；置換原子是占據(jù)晶格結(jié)點(diǎn)位置的異類原子，它們都是晶體中的點(diǎn)缺陷。2.金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型主要有______、______和______三種。答案：面心立方、體心立方、密排六方解析：面心立方結(jié)構(gòu)如鋁、銅等金屬；體心立方結(jié)構(gòu)如鐵、鉻等金屬；密排六方結(jié)構(gòu)如鎂、鋅等金屬，這是金屬常見(jiàn)的三種晶體結(jié)構(gòu)類型。3.金屬結(jié)晶的基本過(guò)程是______和______。答案：形核、長(zhǎng)大解析：金屬結(jié)晶時(shí)，首先在液態(tài)金屬中形成一些微小的固態(tài)晶核，然后晶核不斷長(zhǎng)大，直至液態(tài)金屬全部結(jié)晶完畢。4.相圖是表示合金系中合金的______、______和______之間關(guān)系的圖形。答案：成分、溫度、組織解析：相圖反映了在不同溫度和成分條件下，合金所具有的組織狀態(tài)，是研究合金的重要工具。5.鐵碳合金的基本相有______、______、______和______。答案：鐵素體、奧氏體、滲碳體、萊氏體解析：鐵素體是碳溶解在\(\alpha-Fe\)中的固溶體；奧氏體是碳溶解在\(\gamma-Fe\)中的固溶體；滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物；萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶組織。6.鋼的熱處理工藝一般由______、______和______三個(gè)階段組成。答案：加熱、保溫、冷卻解析：加熱是為了使鋼獲得均勻的奧氏體組織；保溫是為了保證組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行；冷卻則決定了鋼熱處理后的組織和性能。7.常見(jiàn)的淬火冷卻介質(zhì)有______、______和______。答案：水、油、鹽浴解析：水的冷卻能力強(qiáng)，但在低溫區(qū)冷卻速度過(guò)快，易使工件產(chǎn)生裂紋；油的冷卻能力適中，常用于合金鋼的淬火；鹽浴冷卻速度介于水和油之間，可用于分級(jí)淬火等工藝。8.金屬的強(qiáng)化機(jī)制主要有______、______、______和______。答案：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化解析：固溶強(qiáng)化通過(guò)溶質(zhì)原子溶入引起晶格畸變阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；細(xì)晶強(qiáng)化利用晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；位錯(cuò)強(qiáng)化是位錯(cuò)之間相互作用阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；第二相強(qiáng)化是通過(guò)第二相粒子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)提高強(qiáng)度。三、判斷題（每題1分，共10分）1.所有的金屬材料在室溫下都是晶體。（）答案：錯(cuò)誤解析：有些金屬材料在特定加工條件下可能形成非晶態(tài)，如快速凝固的某些合金可以得到非晶態(tài)金屬，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。2.晶體的各向異性是指晶體在不同方向上具有不同的物理性能。（）答案：正確解析：由于晶體中原子排列的周期性和方向性，使得晶體在不同方向上原子的排列方式和間距不同，從而導(dǎo)致其物理性能在不同方向上存在差異，即各向異性，所以該說(shuō)法正確。3.過(guò)冷度越大，金屬結(jié)晶的形核率和長(zhǎng)大速度都越大。（）答案：正確解析：過(guò)冷度增大，提供了更多的結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力，使形核率和長(zhǎng)大速度都增大，但當(dāng)冷速過(guò)大時(shí)，長(zhǎng)大速度可能會(huì)下降，不過(guò)在一般情況下，該說(shuō)法是正確的。4.固溶體的強(qiáng)度和硬度一定比組成它的純金屬高。（）答案：錯(cuò)誤解析：一般情況下，固溶強(qiáng)化使固溶體強(qiáng)度和硬度比純金屬高，但當(dāng)溶質(zhì)原子含量過(guò)高時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)其他影響因素，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度下降，所以該說(shuō)法過(guò)于絕對(duì)，錯(cuò)誤。5.共析鋼的室溫平衡組織是珠光體。（）答案：正確解析：共析鋼的含碳量為0.77%，在室溫下經(jīng)過(guò)共析反應(yīng)，全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，所以該說(shuō)法正確。6.鋼的淬硬性主要取決于鋼的含碳量。（）答案：正確解析：鋼的淬硬性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的最高硬度，主要取決于鋼的含碳量，含碳量越高，淬火后馬氏體硬度越高，所以該說(shuō)法正確。7.回火的目的是消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定組織和尺寸。（）答案：正確解析：淬火后鋼存在很大的內(nèi)應(yīng)力，脆性大，回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，使組織更加穩(wěn)定，同時(shí)穩(wěn)定工件尺寸，所以該說(shuō)法正確。8.金屬材料的疲勞極限與其強(qiáng)度極限成正比。（）答案：錯(cuò)誤解析：雖然一般情況下，強(qiáng)度較高的金屬材料疲勞極限也相對(duì)較高，但它們之間并不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，還受到材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、表面質(zhì)量等多種因素影響，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。9.焊接時(shí)，焊縫區(qū)的組織和性能與母材相同。（）答案：錯(cuò)誤解析：焊接過(guò)程中，焊縫區(qū)經(jīng)歷了加熱、熔化和冷卻的過(guò)程，其組織和性能會(huì)發(fā)生很大變化，與母材不同，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.冷加工和熱加工是以再結(jié)晶溫度為界限區(qū)分的。（）答案：正確解析：冷加工是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工，熱加工是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工，所以該說(shuō)法正確。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述晶體與非晶體的區(qū)別。答：晶體與非晶體主要有以下區(qū)別：-原子排列：晶體中原子在三維空間呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列，具有長(zhǎng)程有序；非晶體中原子排列短程有序，不具有長(zhǎng)程的周期性。-熔點(diǎn)：晶體有固定的熔點(diǎn)，在熔化過(guò)程中溫度保持不變；非晶體沒(méi)有固定熔點(diǎn)，在加熱過(guò)程中逐漸變軟，流動(dòng)性增加。-各向異性：晶體具有各向異性，在不同方向上具有不同的物理性能；非晶體具有各向同性，物理性能在各個(gè)方向上相同。-性能：晶體一般具有較高的強(qiáng)度、硬度和良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等；非晶體的強(qiáng)度和硬度相對(duì)較低，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等性能也與晶體有所不同。2.說(shuō)明金屬結(jié)晶時(shí)過(guò)冷度的概念及其影響因素。答：過(guò)冷度是指理論結(jié)晶溫度\(T_{0}\)與實(shí)際結(jié)晶溫度\(T_{1}\)之差，即\(\DeltaT=T_{0}-T_{1}\)。影響過(guò)冷度的因素主要有：-冷卻速度：冷卻速度越快，過(guò)冷度越大。因?yàn)榭焖倮鋮s使液態(tài)金屬在較短時(shí)間內(nèi)溫度迅速下降，來(lái)不及在理論結(jié)晶溫度結(jié)晶，實(shí)際結(jié)晶溫度降低，過(guò)冷度增大。-金屬本性：不同金屬具有不同的晶體結(jié)構(gòu)和原子間結(jié)合力，其理論結(jié)晶溫度不同，在相同冷卻條件下，過(guò)冷度也不同。一般來(lái)說(shuō)，金屬的熔點(diǎn)越高，過(guò)冷度越大。-純度：金屬中雜質(zhì)的存在會(huì)影響原子的擴(kuò)散和結(jié)晶過(guò)程，從而影響過(guò)冷度。雜質(zhì)含量越高，過(guò)冷度可能越大。3.簡(jiǎn)述鋼的淬火、回火工藝及其目的。答：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻的熱處理工藝。淬火的目的主要有：-提高鋼的硬度和耐磨性，通過(guò)獲得馬氏體組織來(lái)實(shí)現(xiàn)，常用于刀具、模具等要求高硬度的零件。-提高鋼的強(qiáng)度，使鋼的力學(xué)性能得到改善，滿足一些承受較大載荷的零件的使用要求?；鼗鹗菍⒋慊鸷蟮匿摷訜岬降陀谂R界溫度的某一溫度范圍，保溫一定時(shí)間，然后冷卻的熱處理工藝?；鼗鸬哪康闹饕校?消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開(kāi)裂。淬火時(shí)由于快速冷卻，工件內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，回火可以使內(nèi)應(yīng)力得到釋放。-降低脆性，提高韌性。淬火后鋼的脆性較大，回火可以使馬氏體分解，改善組織形態(tài)，提高韌性。-穩(wěn)定組織和尺寸。回火可以使淬火后的組織更加穩(wěn)定，防止工件在使用過(guò)程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致尺寸變化。五、綜合分析題（10分）分析含碳量為0.45%的碳鋼從液態(tài)緩慢冷卻到室溫的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，并畫(huà)出其平衡組織示意圖。答：含碳量為0.45%的碳鋼屬于中碳鋼。其從液態(tài)緩慢冷卻到室溫的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程如下：-液態(tài)合金冷卻到液相線以上時(shí)，為均勻的液相L。-當(dāng)冷卻到液相線時(shí)，開(kāi)始從液相中結(jié)晶出奧氏體\(\gamma\)，隨著溫度下降，奧氏體不斷增多，液相不斷減少，直到固相線溫度，液相全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體\(\gamma\)。-繼續(xù)冷卻到\(A_{3}\)線時(shí)，開(kāi)始從奧氏體中析出鐵素體\(\alpha\)，隨著溫度下降，鐵素體不斷增多，奧氏體含碳量不斷增加。-當(dāng)冷卻到\(A_{1}\)線時(shí)，剩余的奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w\(P\)。