3.1 纯金属的晶体结构及性能特点（同步练习）-《金属材料与热处理》上好课（科学版·第二版）

3.1纯金属的晶体结构及性能特点 同步练习 一、选择题 1.下列物质中，属于非晶体的是（ ） A.食盐 B.纯铁 C.普通玻璃 D.石英 2.体心立方晶格的晶胞中，原子位于（ ） A.8个顶角和6个面心 B.8个顶角和中心 C.12个顶角、上下底面中心和内部3个 D.8个顶角 3.实际使用的金属材料绝大多数属于（ ） A.单晶体 B.多晶体 C.非晶体 D.晶须 4.金属结晶时，冷却速度越快，则（ ） A.过冷度越小，晶粒越粗大 B.过冷度越大，晶粒越细小 C.过冷度越大，晶粒越粗大 D.过冷度与晶粒大小无关 5.纯铁在912℃时发生的同素异构转变为（ ） A.液态→δ-Fe B.δ-Fe→γ-Fe C.γ-Fe→α-Fe D.α-Fe→γ-Fe 二、判断题： 1.晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。（ ） 2.面心立方晶格的金属塑性优于体心立方晶格的金属，但强度较低。（ ） 3.晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，但塑性和韧性会降低。（ ） 三、名词解释： 1.晶格 2.过冷度 3.同素异构转变 四、能力拓展题： 1.某机械制造厂收到一批钢材，发现其晶粒粗大，导致强度、塑性和韧性均偏低，不能满足使用要求。请分析晶粒粗大的可能原因，并提出两种细化晶粒的具体方案。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1纯金属的晶体结构及性能特点 同步练习答案及解析 一、选择题 1.下列物质中，属于非晶体的是（ ） A.食盐 B.纯铁 C.普通玻璃 D.石英 答案：C 解析：普通玻璃属于非晶体，原子呈不规则杂乱排列，无固定熔点、各向同性。食盐、纯铁、石英均属于晶体。 2.体心立方晶格的晶胞中，原子位于（ ） A.8个顶角和6个面心 B.8个顶角和中心 C.12个顶角、上下底面中心和内部3个 D.8个顶角 答案：B 解析：体心立方晶格的晶胞中，原子位于8个顶角和立方体的中心。A是面心立方晶格，C是密排六方晶格。 3.实际使用的金属材料绝大多数属于（ ） A.单晶体 B.多晶体 C.非晶体 D.晶须 答案：B 解析：实际使用的金属材料绝大多数是多晶体，由许多晶格位向不同的小单晶体（晶粒）组成。单晶体只能靠特殊方法制得。 4.金属结晶时，冷却速度越快，则（ ） A.过冷度越小，晶粒越粗大 B.过冷度越大，晶粒越细小 C.过冷度越大，晶粒越粗大 D.过冷度与晶粒大小无关 答案：B 解析：冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度越大，形核率越高，晶粒越细小。 5.纯铁在912℃时发生的同素异构转变为（ ） A.液态→δ-Fe B.δ-Fe→γ-Fe C.γ-Fe→α-Fe D.α-Fe→γ-Fe 答案：C 解析：纯铁冷却时在912℃发生γ-Fe（面心立方）→α-Fe（体心立方）的同素异构转变。1538℃为液态→δ-Fe，1394℃为δ-Fe→γ-Fe。加热时则为α-Fe→γ-Fe。 二、判断题： 1.晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。（ ） 答案：√ 解析：晶体熔化时吸收的热量用于破坏晶格的空间点阵，固液共存时温度不升高，故有固定熔点。非晶体无晶格可破坏，吸收热量只提高原子运动剧烈程度，由硬变软逐渐熔化，无固定熔点。 2.面心立方晶格的金属塑性优于体心立方晶格的金属，但强度较低。（ ） 答案：√ 解析：面心立方晶格的金属（如γ-Fe、Al、Cu）塑性优于体心立方晶格的金属（如α-Fe、Cr、W），但强度较低。不同晶格类型原子排列密度不同，导致性能差异。 3.晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，但塑性和韧性会降低。（ ） 答案：× 解析：晶粒越细小，金属的强度、硬度、塑性和韧性都越高。晶粒细化可同时提高强度和塑性，是改善金属力学性能的重要途径。 三、名词解释： 1.晶格 答案：晶格又称点阵，是表示原子在晶体中排列规律的空间格架。分析晶体的晶格会发现，晶格中原子排列往往由许多形状、大小相同的几何单元重复堆积而成，能够完整反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞。 2.过冷度 答案：过冷度是指金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差，即ΔT=T₀-T₁。金属结晶时冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。过冷度越大，形核率越高，晶粒越细小。 3.同素异构转变 答案：同素异构转变是指金属在固态下随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。具有同素异构转变的金属有铁、钴、镍、锰等。纯铁在912℃时由γ-Fe（面心立方）转变为α-Fe（体心立方），这是钢能够进行热处理的理论基础。 四、能力拓展题： 1.某机械制造厂收到一批钢材，发现其晶粒粗大，导致强度、塑性和韧性均偏低，不能满足使用要求。请分析晶粒粗大的可能原因，并提出两种细化晶粒的具体方案。 答案： （1）晶粒粗大的可能原因：钢材在冶炼或热加工过程中冷却速度较慢，过冷度较小，形核率低，晶粒得以充分长大，最终形成粗大晶粒。 （2）细化晶粒的两种方案： 方案一：增加过冷度。采用更快的冷却速度（如降低浇铸温度、采用导热性好的金属铸型），提高形核率，使晶粒细化。适用于中、小型铸件。 方案二：变质处理。向液态金属中加入变质剂（孕育剂），如钢液加钛、铝，铸铁液加硅铁、硅钙，使其分散在金属液中作为人工晶核，显著增加晶核数量，达到细化晶粒的目的。适用于大型铸件或厚壁铸件。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $