《金属材料科学基础》2009年一、选择题（每小题有四个选择答案，选出其中一个正确答案，每小题2分，共30分）
1.纯金属铸锭的宏观组织通常由三个晶区组成，其中靠近表面的叫（ ）。
A. 粗晶区 B. 细晶区 C. 柱状晶区 D. 夹杂区
2.氢原子溶解在金属中形成的固溶体，通常是形成（ ）。
A. 间隙固溶体 B. 置换固溶体 C. 有序固溶体 D. 无序固溶体
3.共析钢的平衡冷却常温组织是（ ）。
A. 铁素体 B. 渗碳体 C. 珠光体 D. 马氏体
4.以下那种反应没有三相平衡线（ ）。
A. 共晶反应 B. 包晶反应 C. 匀晶反应 D. 偏晶反应
5.马氏体的硬度主要受以下那种元素含量的影响最大（ ）。
A. 碳 B. 硅 C. 铬 D. 锰
6.碳全部或大部分以渗碳体形式存在的铸铁，称为（ ）。
A. 灰口铸铁 B. 球墨铸铁 C. 可锻铸铁 D. 白口铸铁
7.硬质合金YT14表示（ ）。
A. 碳化钨含量14% B. 碳化钛含量14%
C. 钴含量14% D. 钛含量14%
8.设计一工件的表面淬火工艺，若希望淬火深度为0.5毫米，应选用（ ）。
A. 高频感应加热 B. 中频感应加热
C. 工频感应加热 D. 氧—乙炔火焰加热
9.描述金属与合金的屈服强度与晶粒大小的关系的经验公式为（ D ）
A.格里菲斯（Griffith）公式 B. 甄纳-斯特罗（Zener-Stroh）公式
B.Hollomon公式 C. 霍耳-配奇（Hall-Petch）公式
10.（ C ）是判断材料断裂是否为解理断裂的重要微观依据。
A.穿晶断裂； B. 韧窝； C. 河流花样； D. 第二相质点
11.采用合理的表面硬化工艺，在材料一定深度范围内保持残余（ B ），有利于提高接触疲劳抗力。
A.拉应力； B. 压应力； C. 剪切应力； D. 正应力。
12.对于同一种材料，其单晶体和多晶体的热导率（ C ）。
A.多晶体的热导率和单晶体的热导率一样大；
B.多晶体的热导率比单晶体的热导率大；
C.多晶体的热导率比单晶体的热导率小；
D.有的前者大，有的后者大。
13.金属电阻率随温度升高而（ A ）。
Ａ. 增大； Ｂ. 减小； Ｃ. 不一定，取决于具体情况； Ｄ. 不变
14.电化学腐蚀过程，下面哪种说法正确（ A ）
A.阳极金属溶解； B. 阴极金属溶解；
B.阳极和阴极金属都不溶解； D.阳极和阴极金属都溶解。
15.金属材料不透光主要是因为（ C ）
A. 反射系数太大； B. 散射系数太大；
C. 吸收系数太大； D. 不一定。
二、填空题（每空1分，共20分）
1.被普通机械制造业中，铜合金应用得较广的是（ ）和（ ）。
2.根据相组成，不锈钢可分为三种，分别为（ ）、（ ）和（ ）。
3.影响金属化合物形成及结构的主要因素有电负性、电子浓度和原子尺寸等，每一种影响因素都对应着一类化合物。其中主要受电负性影响的是（ ）；主要受电子浓度影响的是（ ）；主要受原子尺寸影响的是（ ）。
4.金属常见的塑性变形机理为晶体的（ 滑移 ）和（ 孪生 ）两种。
5.材料的疲劳断裂经历了两个阶段，即疲劳裂纹的（ 萌生 ）和（ 扩展 ）。
6.常用的热分析方法包括（ 差热分析 DTA）、（ 差示扫描量热法 DSC ）和（ 热重法 TGA ）等。 （注：或 热膨胀分析等）
7.对于永磁材料，为进一步提高其性能，我们要求其具有高的（ 剩磁 ）、（ 矫顽力 ）和（ 最大磁能积 ）。
8.P型半导体主要依靠（ 空穴 ）导电，N型半导体主要依靠（ 电子 ）导电。
三、简答题（每题6分，共36分）
1.简述钢的淬透曲线测量方法。
2.通常结构钢或低合金钢一次回火已经足够，但高速钢却需要三次回火，为什么？
3.简述离子氮化工艺及其特点。
4.包申格（Bauschinger）效应
答：指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5.什么是赛贝克（Seebeck）效应？
答：当两种不同的金属或合金A、B联成闭合回路，且两接点处温度不同，则回路中将产生电流，这种现象称赛贝克效应。
6.形变织构与再结晶织构。
答：形变织构：在单向形变的条件下，随着形变量的增加，晶粒不但逐步碎化，而且由于各个晶粒依受力方向而发生相应的转动，使各个晶粒的某些位向逐渐趋向一致，形成择优取向，或称形变织构。随着形变织构的产生，多晶体的各向异性也逐步发展。
再结晶织构：经过大量冷加工（特别是有冷加工织构）的金属在再结晶过程中产生的织构称为再结晶织构。再结晶织构的取向可能与冷加工织构相同，但一般是不同的。
四、论述题（14分）
纺织机械上的弹簧钢扭轴在工作过程中承受反复的扭转变形。国内某企业生产的扭轴材料在使用大约5105次（也就是发生5105次扭转变形）后发生断裂，而国外先进扭轴可使用>107次。如果让你承担提高国内扭轴材料使用寿命的研究课题，你将如何开展工作？请简要论述你的研究方案，包括研究步骤、工艺、测试手段等。
答：（主要从以下方面论述，根据论述的合理性给分，以下答案供参考）
1）文献检索、调研。
2）分析扭轴材料受力状态。
3）国内外扭轴失效分析，包括成分分析、气体含量分析、显微组织分析、断口分析、表面分析、冶金质量分析。对比国内外材料，找出国内扭轴材料过早失效的主要原因。
4）根据失效分析结果，确定试制材料成分。
5）新材料试制。提高材料冶金质量，冶金质量分析。
6）新材料热处理工艺研究与组织分析。控制相结构和晶粒结构。
7）力学性能测试。包括常规力学性能、扭转性能和疲劳性能；
8）扭轴试制，小试、中试、定型
9）总结与结题。
用到的工艺和测试手段包括：材料精炼工艺、ICP或EDX成分分析、光学显微技术、SEM、TEM、材料力学性能试验机、疲劳试验机
