答：提高钢材耐蚀性的主要方法有：在表面形成致密氧化膜、提高基体电极电位、形成单相组织。Cr可形成表面致密氧化膜Cr2O3,可提高电极电位，可形成单相铁素体. 39、何为位错反应？如何判断一个位错反应能否进行？ 40、根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。
由 凝固理论可知，结晶时单位体积中的晶粒数目 z 取决于形核率 N 和晶体长大速率 Vg 两个因素，即 z ∝ N/Vg 。基本途径：
(1) 增大过冷度 △ T。△T增加，N和Vg 都随之增加，即 z增多。
(2) 加入形核剂。加入形核剂后，可以促使过冷液体发生非均匀形核。即不但使非均匀形核所需要的基底增多，而且使临界晶核半径减小，这都将使晶核数目增加，从而细化晶粒。 (3) 振动结晶。振动结晶，一方面提供了形核所需要的能量，另一方面可以使正在生长的晶体破断，以提高更多的洁净核心，从而使晶粒细化。
41、分析金属冷变形度的大小对再结晶晶粒尺寸的影响，说明原因。 42、简述成分过冷的形成以及成分过冷对固溶体生长形态的影响。 43、位错增值机理
五、计算、作图
1、已知碳在r—Fe中的扩散常数D0＝2.0×10-5m/s，扩散激活能Q＝1.4X10J/mol（R＝8.31J/(molK))。碳势均为CP＝1.1％C的条件下对20#钢在880℃进行渗碳，为达到927℃渗碳5h同样的效果，渗碳时间应为多少？(12分) 2、对fcc结构的晶体(点阵常数为a)
(1)分别计算原子在[100]，[110]和[111]晶向上的原子密度，并说明哪个晶向是密排方向： (2)计算原子在(100)，(110)和(111)晶面上的原子密度和三个面的面间距，并指出面间距最大的晶面。
3、写出附图1.1所示立方晶格中晶面ABCD和晶向CE的指数；在右图单胞中画出晶面(111)和该面上属于<112>三个晶向，并标出具体指数。(12分)
2
5
-5
2
5
4、已知碳在γ-Fe中扩散时，D0 =2.0×10m/s，Q=1.4×10J/mol。当温度在927℃时，求其扩散系数为多少？（已知摩尔气体常数R=8.314J/mol?K） 5、作图表示立方晶体的10分）
?011?、?231?、?321?晶面和、?112?、?102?晶向。
（每题2分，共
6、已知A（熔点600℃）与B（熔点500℃）在液态无限互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为ωA＝0.30，室温时为ωA＝0.10；但B在固态和室温时均不溶于A。在300℃时，含ωB=0.40的液态合金发生共晶反应。试绘出A-B合金相图；并分析ωA=0.20、ωA=0.80的合金在室温下的组织组成物和相组成物的相对量。
在A-B二元相图中，分析wB=0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
相组成：A＋β
组织组成：A＋β＋AII
A%?90?6090?0?100%?33.3% ?%?1?33.3%?66.7%
解：
按已知条件，A-B合金相图如图4-13所示(各相区均用组织成物标注)。
Ⅰ合金(A-0.80B):室温下由A与B两相组成，其相对量为Wβ=(0.8-0)/(0.9-0)=89%. WA=1-β=11%.室温下的组织为β+ A Ⅱ，其组织组成物的相对量与组成物相同，即 W β=89%, WA Ⅱ=11%.
Ⅱ合金(A-0.55B):室温下由Ａ与Ｂ两相组成，其相对量为 0.55?0.40W?'??100%?50%0.70?0.40 W(A??)?1??初'?50%初共晶室温下的组织为β初+(A+β)共晶+AⅡ。在共晶反应刚完成时。则有β初+(A+β)共晶.冷至室温时，将由β初‘ 与共晶β中析出AⅡ，但由于共晶β中析出的AⅡ与共晶A连接在一起。不可分辨，故略去不计。 由β初‘中析出ＡⅡ的相对量为
WAII?0.90?0.700.90?50%?11%所以，室温下β初的相对量为Wβ初 = Wβ初‘ - WAⅡ= 50% - 11% = 39%
该合金室温下组织成物的相对量为 Wβ初 = 39% .W(A+β)共晶 =50% .WAⅡ = 11%
7、绘出Fe-Fe3C相图，标出铁碳相图上的C、E、F、G、K、P、S点，说明ECF、PSK水平线和ES、GS曲线的意义，其上发生的转变及生成的组织组成物。
A C D E G P S Q 1538 1148 1227 1148 912 727 727 600 0 4.3 6.69 2.11 0 纯铁的熔点 共晶点，LC→ld 渗碳体的熔点（计算值） 碳在γ-Fe中的最大溶解度 纯铁的同素异晶转变点，α-Fe→γ-Fe 0.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度 0.77 共析点，As→P 0.0057 600℃时碳在α-Fe中的溶解度 ECF ACD AECF PSK ES 共晶线 发生共晶转变，生成莱氏体（Ld）。共晶反应式为：Lc—→Ld 液相线 此线以上为液相（L），缓冷至液相线时，开始结晶 固相线 此线以下为固相 共析发生共析转变，生成珠光体（P）. 共析反应式为：AS—→P
线 A1 Acm 碳在γ-Fe中的溶解度曲线 PQ GS
碳在α-Fe中的溶解度曲线 A3 奥氏体—→铁素体转变线 8、已知某低碳钢 σ 0 =64KPa ， K=393.7 ，若晶粒直径为 50μm ，该低碳钢的屈服强度
1是多少？
?ys??0?kyd2
9、试计算 BCC 晶体最密排面的堆积密度
BCC 密排面为｛ 110 ｝面，其面积为： .｛ 110 ｝面上被原子占据
的面积为（两个原子）： .堆积密度：
。
10、面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。 FCC和HCP均按ABCABC方式堆垛；致密度也都是0.74。
11、计算wc＝3.3％的铁碳合金常温下莱氏体的相对含量，组织中珠光体的相对含量和共析渗碳体的含量。（9分）
12、已知Cu的原子量为63.5，原子半径是0.1278 nm。( 20分) （1）计算铜的密度、点阵常数和最大面间距。
（2）在立方晶胞（图1.）中标出下列晶面和晶向（要求用字母标出，如oa:[001]，等等）： （011）、（11??）、(?221)、[102]、[?110]、[11??] （3）以上哪些晶面和晶向互相垂直？
13、柏氏矢量的物理意义是什么？根据柏氏矢量如何区分螺型位错和刃型位错？什么是全位错和不全位错？简述位错反应条件。无外力作用时，位错反应 能否进行？（18分） 14、假设在镁晶体中，由一个位错源放出的位错移到晶体表面，使晶体表面产生高度约为10-4cm的滑移台阶，问有多少个位错运动至表面？（已知b=3.2 A）
15、在铝试样中测得晶粒内部的位错密度为5x1013m-2，假定位错全部集中在亚晶界上，且每个亚晶粒的截面均为正六边形，而位错全为刃位错，其柏氏矢量b=a/2[101]≈2x10m，如亚晶粒之间的倾角为5°，试求亚晶界上的位错间距和亚晶粒的平均大小。
-10
正六边形面积 ，总边长为6a，单位面积中亚晶数目
求得a=1?10-5（m）。
P/6=5*10^2/6=87.因为，D=2.3nm，所以六边形边长为：2.3*87=198nm,则晶梨外接圆直径d=2*198=396nm.
17、在870℃比在930℃渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，碳在γ铁中的D0=2.0×10-5m2/s,Q=140×103J/mol,请计算：(10分)
(a) 870℃时碳在γ铁中的扩散系数； (b) 将渗层加深一倍需多长时间？
(c) 若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？
(气体常数R=8.314J/mol·K, 渗层厚度???-12
Dt)
2
(a) D870℃=7.98×10 m/s
(b) 4倍时间 (c) 1.44倍
18、位错线与柏氏矢量，切应力方向，位错线运动方向以及晶体滑移方向的关系？
六、综合
1、试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。 组织结构：（ 1 ）形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；（ 2 ）形成位错胞；（ 3 ）晶粒转动形成变形织构. 力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。 物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热，化学活性，化学电位等有影响。 体系能量：包括两部分：（ 1 ）因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；（ 2 ）因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。这两部分统称为存储能，其中前者为主要的。冷变形后引起的组织性能变化为合金随后的回复、再结晶作了组织和能量上的准备。
2、对铁碳合金(wc＝0.0015)经过完全退火后：(20分) （1） 在室温下包含哪些组成相，计算其相对量。
（2） 在室温下由哪些组织组成物构成，画出组织示意图，并计算各自的相对量。