1．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将：（b） a．越高；b．越低；c．越接近理论结晶温度。 2．为细化晶粒，可采用：（b）

a．快速浇注；b．加变质剂；c．以砂型代金属型。

3．实际金属结晶时，通过控制生核速率N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，在下列情况下获得细小晶粒：（a）

a． N/G很大时；b．N/G很小时；c．N/G居中时。

4．纯金属结晶过程处在液-固两相平衡共存状态下，此时的温度将比理论结晶温度：（b）

a．更高； b．更低； c；相等； d．高低波动 5．液态金属结晶时，（c）越大，结晶后金属的晶粒越细小。

a．形核率N； b．长大率G； c．比值N／G； d．比值G／N 五、问答题

1．金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度有何关系？

回答要点：过冷是金属结晶的必要条件。过冷度越大，冷却速度越快。 2．简述纯金属的结晶过程。

回答要点：纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线段内发生的。它是异构不断形成晶核和晶核不断长大的过程。当温度降至结晶温度时，液态金属中某些部位的原子首先有规则的排列成细小的晶体，成为晶核，也称自发晶核。另外，某些外来的难熔质点也可充当晶核，形成非自发晶核，随着时间的推移，已形成的晶核不断长大，与此同时，又有新的晶核形成、长大，直至金属液全部凝固。凝固结束后，各个晶核长成的晶粒彼此接触。 3．试画出纯金属的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。

回答要点：曲线中出现“平台”是因为在结晶过程中放出的结晶潜热与散失的热量平衡，因而结晶过程是在同一个温度下进行的。

4．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长速度受到哪些因素的影响？

回答要点：金属由液体转变为固体的过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程。在结晶过程中晶粒的形核与长大两个步骤同时进行，其中长大方式通常为枝晶长大方式。晶核的形成率受△T和杂质的影响，成长速度受△T的影响。

5．在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，试从过冷度对结晶基本过程的影响，分析细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施

回答要点：由于过冷度越大，晶粒越细，因而能增加过冷度的措施均有利于细化晶粒，主要是增加冷却速度，凡是有利于在一定程度范围内增加过冷度的方法就有利于细化晶粒，提高金属材料使用性能。

6．如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小：

1） 金属模浇注与砂型浇注； 答：金属模浇注比砂型浇注晶粒细小。 2） 变质处理与不变质处理； 答：变质处理晶粒细小。 3） 铸成薄件与铸成厚件； 答：铸成薄件的晶粒细小。

4） 浇注时采用震动与不采用震动； 答：浇注时采用振动的晶粒较细小。 7．为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？

回答要点：柱状晶区具有方向性，使金属存在各向异性，且存在弱面部夹杂及低熔点杂质富集于晶面，降低了金属的性能。

8．试叙述匀晶系不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成条件、形成过程和组织特征。

回答要点：固溶体合金的非平衡结晶，是由于冷却速度较快，不能使相内的扩散充分进行，尤其是固相α内，由于扩散不能成分进行，使从前往后依次结晶的α相的成分各不相同（如图分别为：α′1、α′2、α′3、α′4、α′5）。

固溶体非平衡结晶的结果，使前后结晶的固相成分不同，会出现“晶内偏析”，即在每个晶粒内部出现了化学成分不均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多。晶内偏析的存在，会严重影响合金的机械性能，

使塑性和韧性降低。影响晶内偏析的因素有：冷却速度、元素的扩散能力、相图上液相线与固相线之间的水平距离。工艺上可通过扩散退火或均匀化退火，使异类原子互相充分扩散均匀，可消除晶内偏析。

第四章 铁碳合金及Fe-Fe3C相图 复习题

一、名词解释 1．铁素体：碳溶解于??Fe中形成的间隙固溶体。

2．渗碳体：是铁与碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。 3．奥氏体：碳溶解于??Fe中形成的间隙固溶体。

4．珠光体：是由铁素体与渗碳体组成的机械化合物。 5．莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物为莱氏体。

6．α-Fe：铁在不同的温度范围具有不同的晶体结构，即具有同素异构转变，温度低于912℃时，Fe呈体心立方晶格，称为“α-Fe”。

7．Fe－Fe3C相图：是表示在极缓慢冷却的条件下，不同化学成分的铁碳合金组织状态随温度变化的图形。是人类经过长期生产实践以及大量科学实验后总结出来的。

8．同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。 二、填空题

1．根据含碳量和室温组织的不同，钢可分为三种，分别为亚共析钢、共析钢、过共析钢。

2．分别填出下列铁碳合金基本组织的符号，铁素体：F(α) ，奥氏体：A(?)，珠光体：P，渗碳体：Fe3C，高温莱氏体：Ld ，低温莱氏体：Ld′。

3．在铁碳合金基本组织中属于固溶体的有铁素体或（奥氏体） ，属于金属化合物的渗碳体 ，属于机械混合物的有珠光体和莱氏体。

4．一块纯铁在912℃发生α-Fe→γ-Fe转变时，体积将发生收缩。 5．F的晶体结构为体心立方；A的晶体结构为面心立方。

6．共析成分的铁碳合金室温平衡组织是珠光体，其组成相是铁素体和渗碳体。 7．用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体含量为80%，则此钢的碳含量约为0.62%。 三、判断题：

1．所有金属都具有同素异构转变现象。（×）

2．碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体。（×） 3．纯铁在780°C时为体心立方晶格的??Fe。（×）

4．金属化合物的特性是硬而脆，莱氏体的性能也是硬而脆故莱氏体属于金属化合物。（×）

5．铁素体的本质是碳在α-Fe中的间隙相。（×） 6．20钢比T12钢的碳含量要高。（×）

7．在退火状态（接近平衡组织），45钢比20钢的硬度和强度都高。（√） 8．铁碳合金平衡结晶过程中，只有Wc=0.77%的共析钢才能发生共析反应。（×） 四、选择题

1．Fe?Fe3C相图上的共析线是（d），共晶线是（b）。 a．ABCD； b．ECF； c．HJB； d．PSK。 2．碳的质量分数为（b）％的铁碳合金称为共析钢。

a．0.0218%； b．0.77%； c．2.11%； d．4.3%。 3．亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，由奥氏体转变成（a）。

a．珠光体； b．铁素体； c．莱氏体。

4．奥氏体为（b）晶格，渗碳体为（c）晶格，铁素体为（a）晶格。

a．体心立方； b．面心立方； c．密排六方。 5．珠光体是由（c）组成的机械混合物。