15．什么是科肯达尔效应，解释其产生原因，它对人们认识置换式扩散机制有什么作用。 16. 试比较间隙扩散和空位扩散两者D表达式的区别。简述置换原子和间隙原子的扩散机制。说明为什么往钢中渗金属要比渗碳困难？

17. 试说明渗碳为什么在奥氏体状态下进行，而不在铁素体状态下进行？ 18. 能否说扩散定律实际只有一个，而不是两个？为什么？

19. 区别概念：稳态扩散和非稳态扩散，自扩散和互（异）扩散，空位扩散和间隙扩散，上坡扩散和下坡扩散，原子扩散和反应扩散。

第5章 思考题与例题

1. 金属塑性变形的主要方式有哪些？它们的含义及它们之间有何区别？

2. 什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者滑移线的形貌各有什么特征？位错线和滑移线相同吗？为什么？

3. 已知铝为面心立方晶格，铁为体心立方晶格，镁为密排六方晶格，试问哪种材料的塑性最好？哪种材料的塑性最差？详细说明之。

4. 比较晶体滑移和孪生变形的异同点。位错线和滑移线相同吗？为什么？ 5. 为何理论临界应力远远大于实际测量的值？

6. 用位错理论解释低碳钢产生屈服现象产生的原因？对生产的影响，如何防止或消除？ 6. 简述冷塑性变形对材料组织及性能的影响？多晶体塑性变形有何特点？试述低碳钢产生应变时效的原因。

7. 什么叫做二次再结晶？发生二次再结晶的条件有哪些？区别一次再结晶与二次再结晶。如何区分冷、热加工？动态再结晶的与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？

8. 说明晶粒大小对金属室温材料强度和塑性的影响，其原因是什么？结晶时哪些因素影响晶粒度的大小？金属中常见的细化晶粒的措施有哪些？

9. 何谓滑移系？体心立方、面心立方及密排六方晶格（c/a接近或大于1.633时）常温的滑移系是什么？试用位错运动的点阵阻力与晶体结构的关系式说明晶体滑移通常发生在原子最密排晶面和晶向的道理。

10.为什么常温下金属材料晶粒越细小，不仅强度越高，而且塑性和韧性也越好？就自己的所学，阐述金属及合金中常见的细化晶粒的措施有哪些？为获得细小的晶粒组织，应根据什么原则制定塑性变形及其退火工艺？

11．将经过大量冷塑性变形（>70%以上）的纯金属长棒一端浸入冷水中，另一端加热至接近熔点的高温（如0.9Tm），过程持续一小时，然后完全冷却，作出沿棒长度的硬度分布曲线（示意图），并作简要说明。如果此金属为纯铁时，又会有何情况出现？

12．金属材料的强化方法（形变强化、细晶强化、固溶强化和弥散强化）有哪些？应用位错理论分析他们的本质上的异同点

13. 在室温下对Pb板进行弯折，越弯越硬，但如果放置一段时间再进行弯折，Pb板又像最初一样柔软，这是为什么？（Tm(Pb)=327℃）

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14. 将一锲型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，如右下图。（1）画出此铜片经完全再结晶后晶粒沿片长方向的变化示意图。（2）如果在较低温度退火，何处先发生再结晶？为什么？

15. 用冷拨铜丝制作导线，冷拨后应如何处理，为什么？如果用冷拨铜丝制作电灯用的花导线呢？

16. OFHC铜（无氧商导电率铜）冷拨变形后强度可提高2倍以上，若许用应力的安全系数取2，试计算OFHC

铜零件在130℃下制作的使用寿命。（已知A=10121/min，Q） ?1.5?104K, t0.5为完成50%再结晶所需的时间。

R17. 已知含30%Zn的黄铜在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时，而在390℃完成再结晶需要2小时，计算①再结晶的激活能；②在420℃恒温下完成再结晶需多少时间？

17. 钢丝绳吊工件，随工件放入1000℃炉中加热，加热完毕，吊出时绳断原因？ 18. 再结晶形核地点有什么特点或特征？那些地点有可能是优先的形核地点？

19. 再结晶与重结晶（如同素异构转变）的主要区别是什么？金属铸件能否通过再结晶来细化晶粒？

19. 影响再结晶温度的因素有哪些？影响再结晶后晶粒的大小的因素有哪些？在生产中如何控制再结晶晶粒的大小？

20. 厚度为40mm 厚的铝板，轧制成一侧为20mm 另一侧仍保持为40mm 的楔形板，经再结晶退火后，画出从20mm 的一侧到40mm 一侧的截面的组织示意图。并说明。

21. 加热对冷变形金属的组织和性能有何影响？

22. 简述回复、再结晶、晶粒长大及二次在结晶过程？说明冷变形金属在加热时，回复过程的机制及组织性能的变化。

23. 何谓再结晶温度？生产中实用的再结晶温度如何确定？影响再结晶温度的因素有哪些？

24. 钨板在1100℃加工变形和锡板在室温加工变形时，它们的组织和性能会有怎样的变化？热加工会造成哪些组织缺陷？

25. 区别名词：滑移和孪生，软位向和硬位向，几何硬化和几何软化，沉淀强化和弥散强化，纤维组织与带状组织，静态回复与动态回复，第一类残余应力 、第二类残余应力和第三类残余应力，静态再结晶和动态再结晶，正常长大和异常长大，冷加工和热加工，重结晶、再结晶和二次再结晶。

第6、7章 思考题与例题

1. 简述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。为什么需要这些条件？冷却速度与过冷度的关系是什么？能否说过冷度越大，形核率越高，为什么？

2. 何谓正温度梯度和负温度梯度。何谓粗糙界面和光滑界面。分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。（简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。）

3. 在同样的负温度梯度下，为什么Pb结晶出树状晶，而Si结晶平面却是平整的？

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4. 何谓均匀形核？何谓非均匀形核？试比较二者有何异同？何谓异质形核？叙述异质形核的必要条件。选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程？

5. 指出形核过程的驱动力和阻力分别是什么？比较均匀形核和非均匀形核的临界形核功大小和形核率的大小，说明造成两者差异的原因。

6. 液态金属凝固时都需要过冷，为什么？那么固态金属熔化是否会出现过热？为什么？ 7. 固、液界面的微观结构有哪些类型？用什么判据来判断固、液界面的性质？金属的液、固界面属于哪类？对其凝固过程有何影响？

8. 为什么要生产合金？与纯金属相比，合金有哪些优越性？ 固溶体的结晶和纯金属的结晶有什么不同？

9. 二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能存在什么关系？

10. 为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？要进行压力加工的合金常选用单相固溶体合金？

11. 何谓成分过冷（用示意图进行说明）？说明形成成分过冷的临界条件是什么？说明成分过冷对合金组织的影响。说明成分过冷对金属结晶时晶体生长形态有何影响？

12. 何谓枝晶偏析？其影响因素有哪些？它对合金性能有何影响？如何消除？ 13. 何谓选择结晶？为什么用区域熔炼方法可以提纯金属？

14. 什么是二元合金的非平衡共晶？离异共晶？伪共晶？它们各在什么条件下易出现？ 15. 何谓相？为什么不能把共晶体成为相？

16. 试说明共晶成分的Al-Si合金在快冷条件下得到亚共晶组织α+（α+Si）的原因是什么？ 17. 何谓共晶反应？包晶反应？试用相律分析说明只有在共晶点和包晶点时才能三相共存？何谓共析转变？它与共晶转变有何异同？何谓包析转变？它与包晶转变有何异同？

21. A（Tm=700℃）、B（Tm=500℃），液态互溶，固态部溶，Max.5%B和25%A（质量）0℃时，则为2%B及5%A（质量）。二者在750℃形成A2B化合物，A与B原子量分别为30与50；在450℃和320℃分别发生液相成分为22%B及60%B（质量）的共晶转变。试画出A—B相图，并标注相区。

22.下图为Pb-Sb相图，该合金制轴瓦，要求在组织中有共晶体基体上分布着相对量为5%的β（Sb）作为硬质点，试求满足要求的合金成分及硬度[已知α（Pb）的硬度3HB，β（Sb）的硬度为30HB]

23.一块碳钢在平衡冷却条件下显微组织中含有50%珠光体和50%铁素体，问：(a)此钢中的碳含量；（b）此合金加热到730℃，平衡条件下将获何种显微组织？（c）若加热到850℃，又将得何组织？（d）室温下相的相对含量分别是多少？

570℃??α(纯Mg)+Mg2Ni0.546（下标为Niwt%）24. Mg-Ni系一共晶反应L0.235??。设C1为亚共晶

合金，C2为过共晶合金，这两种合金中先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中α总量的2.5倍，试计算C1及C2的成分。

25. A（Tm=1000℃），B（Tm=700℃），含WB=25%的合金正好在500℃完全凝固其平衡组织为73.33%的先共晶相α和26.67%的（α+β）共晶；而WB=50%的合金在500℃的组织由40%

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的先共晶α和60%的（α+β）共晶组成，此时合金中的总的α总量为50%。画出此A—B二元相图。

26. 铸锭（件）组织有什么特点？为什么会形成这种组织？

27. 根据凝固理论，试述工业中细化铸件晶粒有哪些途径（措施）？简要细化晶粒的机理。 28. 区别概念：均匀形核与非均匀形核，热过冷和成分过冷，结构起伏（相起伏）、能量起伏和浓度起伏，晶胚和晶核，光滑界面和粗糙界面，正温度梯度和负温度梯度，平面长大和树枝长大，共晶反应和共析反应，相组成物和组织组成物，稳定化合物和不稳定化合物，一次渗

碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体和三次渗碳体，莱氏体和低温（变态）莱氏体 A1温度、A3温度和Acm温度。

关于Fe-Fe3C相图例题与思考题

1. 正确画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点、线的意义，分别按相组成及组织组成物填写各区。在相图中标出A1、A3、Acm线并说明该线的意义。

2. 简述Fe-Fe3C相图中三条水平线上进行何种类型的反应？写出反应式，并注出含碳量及温度。

3. 说明铁碳合金在固态下的基本相铁素体F、奥氏体A 、?、渗碳体Fe3C的 ：（1）合金类型及晶体结构如何？性能如何？（2）比较F与A的含碳量大小，并说明理由。（3）比较DA与DF的大小，试从晶体结构因素分析其原因。

4. 何谓一次渗碳体（先共晶渗碳体）、二次渗碳体（先共析渗碳体）、三次渗碳体？何谓共晶渗碳体和共析渗碳体？在显微镜下它们的形态有何特征？铁碳合金中二次渗碳体、三次渗碳体的最大可能含量是多少？

5. 何谓珠光体？何谓莱氏体、变态（低温）莱氏体？计算变态莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体和共析渗碳体的含量是多少？

6. 何谓碳素钢？何谓白口铸铁？按室温平衡组织它们可分几类？其各类组织如何？ 7. 分析含0.20%C、0.60%C、0.77%C、1.2%C、3.2%、4.3%和4.7%铁碳合金的结晶过程及组织转变，并计算用杠杆定律各合金在室温下的组织组成物及相组成相对含量，并画出冷却曲线及室温组织示意图。

8. 结合Fe-Fe3C相图说明，（1）说明铁素体、奥氏体的最大、最小溶解度（含碳量）；（2）铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分量是多少？（3）计算含碳量为1.0%，1.4%的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量。（4）求共晶白口铁L’d组织中P、Fe3CⅡ、Fe3C共晶和Fe3C共析的百分含量。（5）为什么铸铁比铸钢的铸造性能好？（6）为什么冷冲压用的薄钢板多为08钢而很少使用T12钢？（7）为什么40钢加热至1000℃时具有良好的锻造性能，而含碳为4.0%的白口铸铁加热至1000℃时则不可锻造？ （8）钢和白口铁平衡结晶室温组织的本质区别是什么？（9）Fe-Fe3C相图在生产实践中有何指导意义？有何局限性？

9. 计算当室温平衡相铁素体占88.5%、渗碳体占11.5%时合金的含碳量。

10. 某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢(退火状态)，现找出其中一根，经金相分析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量是多少？

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