3.2 合金的结构及性能特点（同步练习）-《金属材料与热处理》上好课（科学版·第二版）

3.2合金的结构及性能特点 同步练习 一、选择题 1.下列概念中，表示合金内部涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况的是（ ） A.相 B.组织 C.组元 D.合金系 2.碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为（ ） A.奥氏体 B.渗碳体 C.铁素体 D.珠光体 3.下列铁碳合金组织中，塑性最好的是（ ） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.莱氏体 4.渗碳体的化学式是（ ） A.FeC B.Fe₂C C.Fe₃C D.Fe₄C 5.珠光体是（ ）的机械混合物。 A.铁素体和奥氏体 B.铁素体和渗碳体 C.奥氏体和渗碳体 D.奥氏体和铁素体 二、判断题： 1.合金的组织可以是由一个相或多个相组成，组织不同则性能不同。（ ） 2.固溶强化是指通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度降低的现象。（ ） 3.莱氏体在727℃以下由珠光体和渗碳体组成，性能硬而脆。（ ） 三、名词解释： 1.固溶体 2.金属化合物 3.珠光体 四、能力拓展题： 1.某机械制造厂需要生产一批汽车变速箱齿轮，要求材料具有较高的强度、良好的耐磨性和一定的韧性。请从铁碳合金的五种基本组织中选择最适合的组织状态，并说明该组织的定义、组成相、碳含量和性能特点。 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 $ 3.2合金的结构及性能特点 同步练习答案及解析 一、选择题 1.下列概念中，表示合金内部涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况的是（ ） A.相 B.组织 C.组元 D.合金系 答案：B 解析：组织是指在金属及其合金内部涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。相是具有相同物理和化学性质的部分，组元是组成合金的最基本物质，合金系是一系列不同成分的合金。 2.碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为（ ） A.奥氏体 B.渗碳体 C.铁素体 D.珠光体 答案：C 解析：铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格，727℃时最大溶碳量为0.0218%。奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，渗碳体是金属化合物，珠光体是机械混合物。 3.下列铁碳合金组织中，塑性最好的是（ ） A.铁素体 B.奥氏体 C.渗碳体 D.莱氏体 答案：B 解析：奥氏体的断后伸长率A≈40%~50%，塑性最好。铁素体塑韧性较好（A=30%~50%），但奥氏体塑性更优。渗碳体和莱氏体均为硬而脆的组织，塑性极低。 4.渗碳体的化学式是（ ） A.FeC B.Fe₂C C.Fe₃C D.Fe₄C 答案：C 解析：渗碳体是铁和碳的金属化合物，化学式为Fe₃C，碳的质量分数为6.69%，具有熔点高、硬度高、脆性大的特点。 5.珠光体是（ ）的机械混合物。 A.铁素体和奥氏体 B.铁素体和渗碳体 C.奥氏体和渗碳体 D.奥氏体和铁素体 答案：B 解析：珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变形成的，由铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠组成的层状复相组织，是铁素体和渗碳体的机械混合物。 二、判断题： 1.合金的组织可以是由一个相或多个相组成，组织不同则性能不同。（ ） 答案：√ 解析：纯金属的组织是由一个相组成的，合金的组织可以是由一个相或多个相组成。金属材料的组织不同，其性能也就不同，组织决定性能是材料科学的核心规律。 2.固溶强化是指通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度降低的现象。（ ） 答案：× 解析：固溶强化是通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的变形抗力增大、强度、硬度升高的现象。原因是溶质原子使晶格发生畸变，阻碍外力引起的形变，强度硬度是升高而不是降低。 3.莱氏体在727℃以下由珠光体和渗碳体组成，性能硬而脆。（ ） 答案：√ 解析：727℃以上的莱氏体由奥氏体和渗碳体组成（高温莱氏体Ld），727℃以下奥氏体转变为珠光体，故低温莱氏体（Ld'）由珠光体和渗碳体组成。莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，因此性能硬而脆。 三、名词解释： 1.固溶体 答案：合金在固态下一种组元的晶格内溶解了另一组元原子而形成的晶体称为固溶体。根据溶质原子在溶剂晶格中所占位置的不同，可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。溶质原子的溶入使晶格发生畸变，导致强度硬度升高，称为固溶强化。 2.金属化合物 答案：金属化合物是指合金中各组成元素原子按一定整数比形成的具有金属特性的新相，如铁碳合金中的渗碳体（Fe₃C）就是铁和碳组成的化合物。金属化合物具有熔点高、硬度高、脆性大的特性，能显著提高合金的强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。 3.珠光体 答案：珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变形成的，由铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织，用符号P表示，碳的质量分数平均为0.77%。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高、硬度适中、塑性和韧性较好，是一种综合力学性能较好的组织。 四、能力拓展题： 1.某机械制造厂需要生产一批汽车变速箱齿轮，要求材料具有较高的强度、良好的耐磨性和一定的韧性。请从铁碳合金的五种基本组织中选择最适合的组织状态，并说明该组织的定义、组成相、碳含量和性能特点。 答案： （1）应选择珠光体组织。 （2）定义：珠光体是奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变形成的，由铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相组织。其显微组织形态酷似珍珠贝母外壳形纹，故称为珠光体，用符号P表示。 （3）组成相：铁素体（软）+渗碳体（硬）组成的机械混合物，各相保持原有晶格类型和性能。 （4）碳含量：珠光体中碳的质量分数平均为0.77%。 （5）性能特点：珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，具有较高的强度（Rm≈400MPa）、适中的硬度（约180HBW）、较好的塑性和韧性（A≈20%~35%，KU=24~32J），是一种综合力学性能较好的组织，适合制造同时要求强度、耐磨性和韧性的齿轮零件。 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 $