14.
15.
16.
17.
（a）强度升高、塑性降低 （b）强度降低、塑性降低 （c）强度升高、塑性升高 （d）强度降低、塑性升高
经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程称为（ ）。
（a）恢复 （b）回复 （c）再结晶 （d）结晶
当冷变形金属的加热温度高于回复温度时，在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代全部变形组织，这个过程称为（ ）。 （a）恢复 （b）回复 （c）再结晶 （d）结晶 变形后的金属加热发生再结晶，再结晶后的金属( )。
（a）强度、硬度升高，塑性、韧性降低 （b）强度、硬度降低，塑性、韧性降低 （c）强度、硬度升高，塑性、韧性升高 （d）强度、硬度降低，塑性、韧性升高 多晶体的塑性变形具有（ ）。
（a）不变性、同时性和协调性 （b）不同时性、不均匀性和相互协调性 （c）在一个晶粒内的变形是均匀的特性 （d）各个晶粒的变形相等的特性 2 a 3 b 4 b 5 b 6 d 7 b 8 c 9 b 10 11 12 13 14 15 16 17 a b c a b c d b 1 b 二、判断题
1. 二次再结晶会导致材料晶粒粗大，降低材料的强度、塑性和韧性。（ ） 2. 冷变形黄铜部件采用回复退火可避免应力腐蚀开裂。（ ）
3. 变形金属回复后的力学性能变化不大，只有内应力和电阻率明显降低。（ ） 4. 变形后的金属再结晶退火温度越高，退火后的晶粒越粗大。 5. 滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（ ） 6. 金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（ ） 7. 再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（ ） 8. 金属的热加工必须是在再结晶温度以下的变形加工。（ ）
9. 金属变形时产生的织构引起材料的各向异性，对材料的性能总是不利的。（ ） 10. 晶体的滑移是在正应力的作用下发生的。（ ） 11. 变形金属再结晶后的强度、硬度变化不大。（ ） 12. 金属的冷变形量越大，其开始再结晶的温度越高。（ ）
13. 加工硬化或形变强化的本质是位错密度随变形量增大而增大，使位错运动更加困难。（ ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ √ √ √ √ × × × × × × × √ 三、问答题
1. 塑性变形的实质是什么？它对金属的组织与性能有何影响？
答：塑性变形的实质是晶体的一部分相对于另一部分做了相对位移，主要通过位错的运动和孪生两种方式实现。金属经过塑性变形后，晶粒被拉长，形成纤维组织，亚结构细化，位错密度提高，强度和硬度提高，而塑形和韧性降低。
2. 多晶体的塑性变形与单晶体的塑形变形有何异同？
6
答：多晶体和单晶体的塑形变形都是通过位错的滑移和孪生方式进行的，不同点是，多晶体由于位向不同，不能同时开始滑移，晶粒之间需要相互协调，各个晶粒的变形大小也不相同，晶界对位错运动有较大的阻碍作用。
3. 为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越高？
答：晶粒越细小，晶界数量越多，对位错的阻碍作用越大，所以，强度和硬度越高。晶粒越细小，变形时越容易协调，不易产生裂纹，所以，塑性和韧性也好。 4. 用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应如何处理，为什么？
答：用冷拔铜丝制作导线，冷拔后应进行再结晶退火处理。经过冷拔变形使铜丝的电阻率增大，塑性降低，经过再结晶退火，提高了导电性和塑性。
5. 已知金属W、Fe、Cu的熔点分别为3380℃、1538℃、1083℃，试估算这些金属的再结晶温度范围。 答：W、Fe、Cu的再结晶温度范围分别是：
0.4×（3380+273）-273=1188℃ 0.4×（1538+273）-273=451℃ 0.4×（1083+273）-273=269℃
6. 为获得细小的晶粒组织，应根据什么原则制定塑性变形及退火工艺？ 答：尽可能大的塑性变形量和在尽量低的温度下进行再结晶退火。
7. 用一冷拔钢丝绳（新的、无瑕疵）吊装一大型工件入炉，并随工件一起被加热到1000℃，保温后再次吊装工件时发生断裂，试分析原因。
答：1）发生了再结晶使强度降低；2）再结晶温度高发生二次再结晶；3）在1000℃下其强度远远低于室温下的强度。
8.说明产生下列现象的原因：
（1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向； （2）晶界处滑移阻力最大；
（3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小很多； （4）Zn、?-Fe和Cu的塑性不同。 答：（1）位错的运动可以看作是剪切变形，滑移面之间的距离越大，滑移方向上原子间距越小，则位错移动一个柏氏矢量的变形减小，需要的切应力最小，所以，滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向。
（2）因为两个晶粒之间存在大的位相差，所以，位错不能直接通过晶界，成为了位错运动的阻力。 （3）理论计算是按照整体滑移假设计算的，而实际晶体由于内部存在大量位错，是在滑移面上通过位错的运动实现的，需要的切应力比理论计算的要小几个数量级。
（4）Zn、?-Fe和Cu的晶体结构类型不同，分别为密排六方、体心立方和面心立方，所以塑性依次增大。
第三章 二元合金相图
一、选择题
1. 一种合金冷却时只发生L→α转变，则该合金（ ）。
（a）冷却速度越慢越容易腐蚀 （b）冷却速度越快越容易腐蚀 （c）属于共晶合金 （d）属于包晶合金 2. 一种合金冷却时发生L→α+β转变，（ ）。
（a）这种合金称为共析合金 （b）这种合金称为共晶合金 （c）这种合金称为包晶合金 （d）这种合金称为包析合金 3. 一种合金冷却时发生L+α→β转变，（ ）。
（a）这种合金称为共析合金 （b）这种合金称为共晶合金
7
（c）这种合金称为包晶合金 （d）这种合金称为包析合金 4. 一种合金冷却时发生γ→α+β转变，（ ）。
（a）该转变得到的组织称为共晶组织 （b）该转变得到的组织称为共析组织 （c）这种合金称为包晶合金 （d）这种合金称为包析合金 5. A、B两组元在固态时能形成无限固溶体，则（ ）。
（a）固溶体的熔点比A、B组元的熔点低 （b）固溶体的导电性比A、B组元的高 （c）A、B组元的晶体结构相同 （d）A、B组元的原子半径相差比较大 6. A、B两组元在固态时能形成无限固溶体，其中A组元的质量分数为50%的合金在600℃时液相的质量分数为40%，液相中A组元的质量分数为60%，可以知道（ ）。
（a）A组元的熔点比B组元的熔点低 （b）A、B组元的熔点均低于600℃
（c）A组元的熔点高于600℃ （d）固相中A组元比B组元的质量分数小 7. 两组元在液态和固态均无限互溶时的二元合金相图称为（ ）。
（a）共晶相图 （b）匀晶相图 （c）包晶相图 （d）二元相图 8. 从液相结晶出单相固溶体的结晶过程称为（ ）。
（a）匀晶转变 （b）共晶转变 （c）包晶转变 （d）共析转变 9. 合金从液态无限缓慢冷却、原子扩散非常充分，冷却过程中每一时刻都能达到相平衡条件的结晶称为（ ）。
（a）匀晶结晶 （b）平衡结晶 （c）非平衡结晶 （d）凝固
10. 在非平衡结晶情况下，在一个晶粒内部出现化学成分不均匀的现象称为（ ）。
（a）晶内偏析 （b）不均匀结晶 （c）成分不均匀 （d）晶间偏析 11. 由液相同时结晶出两种固相的结晶过程称为（ ）。
（a）匀晶转变 （b）匀晶反应 （c）共晶转变 （d）包晶转变 12. 共晶转变所得产物称为（ ）。
（a）固溶体 （b）共晶组织 （c）包晶组织 （d）共析组织 13. 包晶转变所得产物称为（ ）。
（a）固溶体 （b）共晶组织 （c）包晶组织 （d）共析组织 1 b 2 b 3 c 4 b 5 c 6 a 7 b 8 a 9 b 10 11 12 13 a c b c 二、判断题
1. 由于纯铝的强度低于纯铜的强度，所以，在铜中加入少量铝形成固溶体时，固溶体的强度低于纯铜的强度。（ ）
2. 在相同溶质原子含量情况下，置换原子的强化效果大于间隙原子的强化效果。（ ） 3. 晶体缺陷对材料的力学性能有害而无益。（ ）
4. 间隙化合物的晶体结构一般比纯金属的晶体结构复杂。（ ） 5. 一般来说，化合物的硬度比较高，耐磨性好。（ ）
6. 相同成分的合金平衡结晶比非平衡结晶具有更高的强度。（ ） 7. 结晶速度越快，结晶后的成分偏析越大。（ ）
8. 通过热处理方法无法减小或消除结晶时产生的成分偏析。（ ） 9. 在共晶点成分附近，共晶合金的结晶温度最低。（ ） 10. 与共晶反应最相似的反应是包晶反应而不是共析反应。（ ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × √ √ √ √ × √ × 8
三、问答题
1. 试述固溶强化、加工硬化和弥散强化的强化原理，并说明三者的区别。
答：溶质原子在晶体的间隙位置形成间隙固溶体或代替节点上的原子形成置换固溶体都增加了晶格畸变，增加了位错运动阻力，产生的强化效应称为固溶强化。
通过塑性变形使位错密度增大，造成位错与林位错之间的交互作用，增大位错运动阻力，使强度硬度提高的现象称为加工硬化。
当位错遇到可变形弥散质点时，位错切过质点增加新表面，能量增大；或位错绕过不可变形第二相质点留下位错环增加能量，从而造成强化的现象叫弥散强化。
可见，三者造成强化的原因和机理都不相同。
2. 有尺寸和形状完全相同的两个Ni-Cu合金铸件，一个含?Ni10%，另一个含?Ni50%，铸后缓冷，问固态铸件中哪个偏析严重，为什么？怎样消除偏析？
答：含?Ni50%的固态铸件偏析严重。因为含?Ni50%的合金比含?Ni10%合金的液相与固相的成分差大，所以，容易造成成分偏析。
将铸件加热到1050~1100℃进行扩散退火可消除成分偏析。
3. 共晶点与共晶线有何关系？共晶组织一般是什么形态，如何形成？
答：共晶线的两端对应共晶组织中在共晶温度下两相的成分，而共晶点是只发生共晶反应的合金成分即共晶合金的成分。共晶组织多数为层片状形态，也有点状、棒状等形态。共晶组织中的两相在共晶转变时交替形成，形成两相机械混合物。
4. 为什么铸造合金常选用具有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？
答：共晶成分或接近于共晶成分合金的液相和固相的成分差小，结晶温度范围小，流动性好，铸造性能好，所以，铸造合金常选用该类合金。
而用于压力加工的合金需要具有良好的塑性，需要选用单相固溶体或加热到单相固溶体区后进行压力加工。
5. 在Pb-Sn合金中，指出合金组织中：①含?Ⅱ最多的合金；②共晶体最多的合金；③最容易和最不容易产生成分偏析的合金。
答：①含?Ⅱ最多的合金是?Sn19%；②共晶体最多的合金是?Sn61.9%；③最容易产生成分偏析的合金是?Sn19%和最不容易产生成分偏析的合金纯铅、纯锡和共晶合金。
6. 利用Pb-Sn相图，分析含?Sn30%的合金在下列各温度时有哪些相和组织组成物，并计算相和组织组成物的相对含量。
①高于300℃；②刚冷到183℃,共晶转变尚未开始；③在183℃，共晶转变完毕；④冷至室温。 答： ①高于300℃为单相液相。 ②液相和?相。
61.9?30?74.4% 61.9?19?L?1????25.6%??? ③相：?相和?相
97.5?30?86% 97.5?19???1????14%???组织：初生?和（?+?）共晶。
9
61.9?30?74.4% 61.9?19?(???)?1????25.6%??? ④相：?相和?相
100?30?71.4% 100?2???1????28.6%??? 组织：初生?+?Ⅱ和（?+?）共晶。
61.9?3019?2??12.9%??61.9?19100?261.9?30 ?????????61.5a.9?19?(???)?1????25.6%???9.已知A组元的熔点为1000℃，B组元的熔点为700℃，?B=25%的合金在500℃结晶完毕，并由73.33%的先共晶相?相与26.67%的（?+?）共晶体所组成；?B=50%的合金也在500℃结晶完毕，但它是由40%的先共晶相?相与60%的（?+?）共晶体所组成，而此时合金中?相的总量为50%。试根据上述条件作出A-B合金概略的二元共晶相图。 答：
x y z B A
y?25%?73.33%y?xy?50%?40%
y?xz?50%?50%z?x解上述方程组得：
x=5% y=80% z=95%
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