量的位移（小于一个原子间距）。

11. 交滑移：当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去

继续滑移的过程。是滑移的一种特殊方式。

12. 亚晶界：每个晶粒有时由位向稍有差异的亚晶粒组成，相邻亚晶粒间的界面。

13. 孪晶：指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成对称的位相关系，这两个晶体就称

为孪晶。

14. 多系滑移：外力下，滑移首先会发生在分切应力最大、且t≥ tc的滑移系上。但由于伴随晶体转动，

使空间位向变化，另一组原取向不利滑移系逐渐转向比较有利的取向，从而开始滑移，形成两组（或多组）滑移系同时进行或交替进行，称为多系滑移。

15. 应变时效：将低碳钢试样拉伸到产生少量预塑性变形后卸载，然后重新加载，试样不发生屈服现象，

但若产生一定量的塑性变形后卸载， 在室温停留几天或在低温（如200℃）时效几小时后再进行拉伸，此时屈服点现象重新出现，并且上屈服点升高，这种现象即应变时效。

16. 回复：冷变形金属在退火时发生组织性能变化的早期阶段，在此阶段内物理和力学性能的回复程度

是随温度和时间变化的。

17. 再结晶：随着温度上升，在变形组织的基体上产生新的无畸变再结晶晶核，并逐渐长大形成等轴晶

粒，从而取代纤维状变形组织的过程。

18. 加工硬化：金属材料在受到外力作用持续变形的过程中，随着变形的增加，强度硬度增加，而塑韧

性下降的现象。

19. 均匀形核：新相晶核在目相中均匀地生成，即晶核由一些原子团直接形核，不受杂质粒子或外表面

的影响的形核过程。

20. 非均匀形核：新相优先在目相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。 21. 过冷度：晶体材料的实际凝固凝固温度低于理论凝固温度的差值，用?T表示。

22. 连续长大：粗糙界面情况下，液固界面的固相一侧上一半的原子位置空着，液相原子较容易进入这

些位置与固相结合，晶体便以连续方式向液相中生长。

23. 负温度梯度：液相温度随液固界面的距离增大而降低的温度梯度情况。

24. 树枝状生长：在负温度梯度情况下，当部分相界面生长凸出到液相中，由于过冷度更大，使凸出部

分的生长速度增大而进一步伸向液体中，液固界面不能保持平面状而会形成许多伸向液体的分枝，同时这些晶枝上又可能会长出二次晶枝。晶体的这种生长方式称为树枝状生长。 25. 匀晶转变： 26. 包晶转变：

27. 平衡凝固：指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡，即在相变过程中有充分时间进行组元间的扩散，

以达到平衡相的成分。

28. 非平衡凝固：在实际工业生产中，合金溶液浇涛后的冷却速度较快，使凝固过程偏离平衡条件，称

为非平衡凝固。

29. 枝晶偏析：固溶体通常以树枝状生长方式结晶，非平衡凝固导致先结晶的枝干和后结晶的枝间的成

分不同，故称为枝晶偏析。

30. 共晶转变：由液相同时结晶出两种固相的过程称为共晶转变。该转变为恒温转变。

31. 伪共晶：在非平衡凝固条件下，由某些亚共晶或过共晶成分的合金在过冷条件下也能得全部的共晶

组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。

32. 离异共晶：在平衡凝固条件下应为单相固溶体的合金，在快速冷却条件下出现的少量共晶组织称为

非平衡共晶，或称为离异共晶。

第1章

1. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？（ 分） 答：

9

1、化学键包括：

? 金属键：电子共有化，既无饱和性又无方向性

? 离子键：以离子而不是以原子为结合单元，要求正负离子相间排列，且无方向性，无饱和性 ? 共价键：共用电子对；饱和性；配位数较小，方向性 2、物理键如范德华力，系次价键，不如化学键强大

3、氢键：分子间作用力，介于化学键与物理键之间，具有饱和性

第2章

2. 试从晶体结构的角度，说明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间的区别（ 分）

答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体成为间隙固溶体。形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于0.1nm的非金属元素，如H、B、C、N、O等。间隙固溶体保持溶剂的晶体结构，其成分可在一定固溶度极限值内波动，不能用分子式表示。（2分）

间隙相和间隙化合物属于原子尺寸因素占主导地位的中间相。也是原子半径较小的非金属元素占据晶格的间隙，然而间隙相、间隙化合物的晶格与组成他们的任一组元晶格都不相同，其成分可在一定范围内波动。组成它们的组元大致都具有一定的原子组成比，可用化学分子式来表示。（2分）

当rB/rA<0.59时，通常形成间隙相，其结构为简单晶体结构，具有极高的熔点和硬度；当rB/rA>0.59时，形成间隙化合物，其结构为复杂的晶体结构。（2分）

3. 试以表格形式归纳总结3种典型的晶体结构的晶体学特征。（ 分） 答：书上表

第3章

4. 简述晶体中产生位错的主要来源。（ 分）

5. 简述晶界具有哪些特性？c

6. 对于同一种晶体，它的表面能与晶界能（相同的面积）哪一个较高？为什么？（ 分） 答：对于同一种晶体，晶界能比表面能高（1分）。推导如下：

假设晶体的理想光滑的两个等面积平面合拢，会形成一个晶体内界面，该界面的能量相当于两个外表面之和，且理想状态下破坏该界面结合所需要的能量相当于键合能。即相同面积下，E晶界>E完整晶体键合能>2倍E表面（2分）

第4章

7. 简述影响固体中原子和分子扩散的因素有哪几方面。（ 分）

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答：

1、温度；2、固溶体类型；3、晶体结构；4、晶体缺陷；5、化学成分；6、应力的作用

第5章

8. 简述金属材料经过塑性变形后，可能会发生哪些方面性能的变化。（ 分）c

9. 简述再结晶过程中的晶界弓出形核机制。（ 分）new 10. 简述再结晶过程中的亚晶形核机制。（ 分）new

11. 金属的退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构的变化。（ 分）b

第6章

12. 图示并分析金属材料凝固组织中树枝晶的生长过程。（画出液固界面附近的负温度梯度）

在负温度梯度情况下，金属凝固过程中液固界面上产生的结晶潜热可通过液相散失，如果部分的相界面生长凸出到前面的液相中，则处于过冷度更大的液相中，使凸出部分的生长速度增大而进一步伸向液相中。此时，液固界面就不可能保持平面状而是形成许多伸向液相的分枝，同时有可能在这些晶枝上长出二次枝晶臂。这种方式即为树枝晶生长方式。

第7章

13. 金属型浇铸的铸锭的宏观组织一般分为哪几个区，分析其形成原因？（ 6分）

14. 与平衡凝固相比较，固溶体的非平衡凝固有何特点？

15. 试分析包晶反应不平衡组织的形成过程。

实际生产中的冷速较快，包晶反应所依赖的固体中原子扩散往往不能充分进行，导致包晶反应的不完全性，即在低于包晶温度下，将同时存在参与转变的液相和?相，其中液相在继续冷却过程中可能直接结晶出?相或参与其他反应，而?相仍保留在?相芯部，形成包晶反应的非平衡组织。

16.金刚石为碳的一种晶体，为复杂面心立方结构，晶胞中含有8个原子，其晶格常数a=0.357nm，当它转换成石墨 (?2 =2.25g/cm3)结构时，求其体积改变百分数？ 解：金刚石为复杂面心立方结构，每个晶胞含有8个碳原子 金刚石的密度为：??8?12?0.357?10??6.023?10?7323?3.503(g/cm3)

对于单位质量1g碳为金刚石结构时，体积为：v1=1/?1=0.285(cm3) 转变为石墨结构时，体积为：v2=1/?2=0.444(cm3) 故金刚石转变为石墨结构时体积膨胀：

v2?v1?100%?55.8% v1

第3章

1. 在Fe中形成1mol空位需要的能量为104.675kJ，试计算从20℃升温至 850℃时空位数目增加多少

倍？ 已知R=8.31 J/K。 解：

空位在温度T时的平衡浓度为

系数A一般在1~10之间，取A=1，则

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故 空位增加了 （倍）

第4章

2. 一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，

渗碳气氛保持表面成分为1%，假设 D=2.0×10-5exp(-140000/RT) (m2/s)。 (a) 计算渗碳时间（已知erf(0.61)=0.61）； (b) 若将渗层加深一倍，则需多长时间？

(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？ 解：

(a) 由Fick第二定律得：

t 1.0×10(s) （ 5分）

4

(b) 由关系式x?ADt，得：x1?AD1t1，x2?AD2t2

两式相比，得：

当温度相同时，D1=D2,于是得：

（ 5分）

（c）

因为： t930=t870, D930=1.67×10-7(cm2/s) D870=0.2×exp(-140000/8.314×1143) =8.0×10-8(cm2/s)

所以：

（倍）（ 5分）

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