5.铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么
样的形态？
二 作图计算题（每题15分，共60分）
1.写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求ACH
晶面的晶面间距，以及FGD’与A’B’C’D’两晶面之间的夹角。（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点）
2.请判断图示中和两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）
的性质？若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力的作用下，两位错将如何运动？（绘图表示）
3.某合金的再结晶激活能为250KJ/mol，该合金在400℃完成再结晶需要1小时，请问
在390℃下完成再结晶需要多长时间。（气体常数R=8.314L/mol·K）
4请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错，并比较二者哪一个引起的畸变较大。
三、 综合分析题（共40分）
1请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并阐述机理。（15分）
2请根据Cu-Zn相图回答下列问题：(25分)
1)若在500℃下，将一纯铜试样长期置于锌液中，请绘出扩散后从表面至内部沿深度方
向的相分布和对应的浓度分布曲线。
2)请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃各水平线的相变反应类型，及其反应式。 3)请绘出Cu-75%Zn合金的平衡结晶的冷却曲线，并标明各阶段的相变反应或相组成。
4)请计算Cu-75%Zn合金平衡结晶至200℃时的相组成含量。
2010年硕士研究生入学考试试题 参考答案
一、简答题（每题10分，共50分）
1请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。
答：α-Fe为体心立方晶体，其八面体间隙为扁八面体，相比而言四面体间隙较大；γ-Fe为面心立方，其八面体间隙大。体心立方的四面体间隙比面心立方的八面体间隙小很多，因此溶解小原子的能力小很多。 2请简述位向差与晶界能的关系，并解释原因？
答：位向差越大晶界能越高；随位向差增大，晶界能先快速增大，后逐渐趋于稳定。原因：位向差越大，缺陷越多（小角晶界位错密度越大），畸变越严重，因此能量越高。
3.请简述在固态条件下，晶体缺陷、固溶体类型对溶质原子扩散的影响。
答：晶体缺陷处的原子具有较高能量，且原子排列比较杂乱，有利于扩散。间隙原子扩散激活能比置换原子扩散激活能低，因此间隙原子扩散速度高。
4.请分析解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状方式生长，而固溶体合金
却往往以树枝晶方式长大？
答：正温度梯度下，纯金属的液固界面是等温的，小突起处的过冷度小，生长受到抑制，因此液固界面保持平直，以平面状生长。固溶体合金由于溶质原子再分配，产生成分过冷，液固界面处的小突起将获得更大过冷度，因此以树枝状生长。 5.铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么
样的形态？
答：一次渗碳体（规则的、粗大条状）、共晶渗碳体（莱氏体的连续基体）、二次渗碳体（沿奥氏体晶界分布，量多时为连续网状，量少时是不连续网状）、共析渗碳体（层片状）、三次渗碳体（铁素体晶界处）。它们成分没有区别。
二、作图计算题（每题15分，共60分）
1.写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶面指数，并求
ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与ABCD两晶面之间的夹角。（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点） 答：ED：
ACH：
，C’F：，FGd：
ACH的晶面间距：
FGD’与ABCD之间的夹角：
2请判断图示中和两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）
的性质？若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力的作用下，两位错将如何运动？（绘图表示）
答：ab：螺位错；bc：刃位错；cd：螺位错；de：刃位错；ef：螺位错
gh：螺位错；hi：刃位错；ij：螺位错；jk：刃位错；kl：螺位错 bc、de为扭折，hi、jk为割阶
运动后恢复为直线，上的h、i、j、k为固定点，形成位错源
3.某合金的再结晶激活能为250KJ/mol，该合金在400℃完成再结晶需要1小时，请问
在390℃下完成再结晶需要多长时间。（气体常数R=8.314L/mol·K）
答：
所以t2＝1.96小时
4.请分别绘出fcc和bcc晶体中的最短单位位错，并比较二者哪一个引起的畸变较大。
答：BCC晶体中为：（1分），FCC晶体中为：
故：FCC中的b2引起的畸变较小。
bcc：
fcc：
三、综合分析题（共40分）
1、请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并解释机理。
（15分）
答：工业纯铝：细晶强化——利用晶界和位向差对位错运动的阻碍作用进行强化；
加工硬化——利用冷变形后缠结位错之间的相互作用进行强化。
Fe-0.2%C：固溶强化——利用碳原子引起铁的晶格畸变对位错运动的阻碍作用进行强
化。
加工硬化——同上 细晶强化——同上
沉淀强化——利用碳化物对位错运动的阻碍作用进行强化。
Al-5%Cu：沉淀强化（时效强化）——利用沉淀相对位错运动的阻碍作用进行强化。
加工硬化——同上细晶强化——同上
2、请根据Cu-Zn相图回答下列问题：(25分)
1若在500℃下，将一纯铜试样长期置于锌液中，请绘出扩散后从铜棒表面至内部沿深
度方向的相分布和对应的浓度分布曲线。
2)请分析902℃、834℃、700℃、598℃、558℃的相变反应类型，并写出反应式。 3)请绘出Cu-75%Zn合金的平衡结晶的冷却曲线，并标明各阶段的相变反应或相组成。
4)请计算Cu-75%Zn合金平衡结晶至200℃时的相组成含量。
700℃：包晶——L+γ→δ 598℃：包晶——L+δ→ε 558℃：共析——δ→γ+ε
902℃：包晶—— L+α→β 834℃：包晶——L+β→γ